simplify random_seed
[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     free(s);
895     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
896   } 
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 @<Glob...@>=
934 char *command_line;
935
936 @ @<Option variables@>=
937 char *command_line;
938
939 @ @<Allocate or initialize ...@>=
940 mp->command_line = opt->command_line;
941
942 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
943 happens on the user's terminal, and three system-dependent
944 procedures are used for this
945 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
946 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
947 actually left the computer's internal buffers and been sent.
948 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
949 input that the user may have typed ahead (since we are about to
950 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
951 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
952 some instruction to the operating system.  The following macros show how
953 these operations can be specified in \ph:
954 @^system dependencies@>
955
956 @d update_terminal   (mp->flush_file)(mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
957 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
958 @d wake_up_terminal  (mp->flush_file)(mp->term_out) /* cancel the user's cancellation of output */
959
960 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
961 the user's terminal. This line is different because it is read before we
962 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
963 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
964 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
965 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
966 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
967 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
968 will not contain error messages generated by the first line before the
969 first \.{input} command.)
970
971 The first line is even more special if we are lucky enough to have an operating
972 system that treats \MP\ differently from a run-of-the-mill \PASCAL\ object
973 program. It's nice to let the user start running a \MP\ job by typing
974 a command line like `\.{MP cmr10}'; in such a case, \MP\ will operate
975 as if the first line of input were `\.{cmr10}', i.e., the first line will
976 consist of the remainder of the command line, after the part that invoked \MP.
977
978 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
979 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
980 should satisfy the following specifications:
981
982 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
983   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
984   terminal.)
985
986 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
987   considered the first line of terminal input. Otherwise the
988   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
989   should be whatever is typed in response.
990
991 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
992   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
993   |buffer| array.
994
995 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
996   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
997   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
998
999 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
1000 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
1001 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
1002 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
1003
1004 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
1005
1006 @ The following program does the required initialization
1007 without retrieving a possible command line.
1008 It should be clear how to modify this routine to deal with command lines,
1009 if the system permits them.
1010 @^system dependencies@>
1011
1012 @c 
1013 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
1014   t_open_in; 
1015   if (mp->last!=0) {
1016     loc = mp->first = 0;
1017         return true;
1018   }
1019   while (1) { 
1020     wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
1021 @.**@>
1022     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
1023       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
1024 @.End of file on the terminal@>
1025       return false;
1026     }
1027     loc=mp->first;
1028     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
1029       incr(loc);
1030     if ( loc<(int)mp->last ) { 
1031       return true; /* return unless the line was all blank */
1032     };
1033     do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
1034   }
1035 }
1036
1037 @ @<Declarations@>=
1038 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
1039
1040
1041 @* \[4] String handling.
1042 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
1043 of eight-bit characters. Since \PASCAL\ does not have a well-developed string
1044 mechanism, \MP\ does all of its string processing by homegrown methods.
1045
1046 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
1047 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
1048 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
1049 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
1050 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
1051 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
1052 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
1053 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
1054 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
1055 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
1056 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
1057 string currently being constructed.
1058
1059 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
1060 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
1061 @.WEB@>
1062 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1063 single character involved, while it converts other strings into integers
1064 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1065 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1066 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1067 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1068 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1069 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1070 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1071 should be printed for each of the 256 possibilities.
1072
1073 @<Types...@>=
1074 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1075 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1076
1077 @ @<Glob...@>=
1078 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1079 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1080 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1081 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1082 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1083 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1084 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1085 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1086 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1087
1088 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1089 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1090 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1091 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1092
1093 @ @<Dealloc variables@>=
1094 xfree(mp->str_pool);
1095 xfree(mp->str_start);
1096 xfree(mp->next_str);
1097
1098 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1099 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1100 by the printing routines, and vice versa.
1101
1102 @d str(A) mp_str(mp,A)
1103 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1104
1105 @<Internal ...@>=
1106 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1107 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1108
1109 @ @<Declarations@>=
1110 str_number mp_rts (MP mp, char *s);
1111 str_number mp_make_string (MP mp);
1112
1113 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1114 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1115
1116 @c 
1117 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1118         if (a==NULL && b==NULL) 
1119           return 0;
1120     if (a==NULL)
1121       return -1;
1122     if (b==NULL)
1123       return 1;
1124     return strcmp(a,b);
1125 }
1126
1127 @ @c
1128 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1129   char *s;
1130   int len;
1131   if (ss==mp->str_ptr) {
1132     return NULL;
1133   } else {
1134     len = length(ss);
1135     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1136     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1137     s[len] = 0;
1138     return (char *)s;
1139   }
1140 }
1141 str_number mp_rts (MP mp, char *s) {
1142   int r; /* the new string */ 
1143   int old; /* a possible string in progress */
1144   int i=0;
1145   if (strlen(s)==0) {
1146     return 256;
1147   } else if (strlen(s)==1) {
1148     return s[0];
1149   } else {
1150    old=0;
1151    str_room((integer)strlen(s));
1152    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1153      old = mp_make_string(mp);
1154    while (*s) {
1155      append_char(*s);
1156      s++;
1157    }
1158    r = mp_make_string(mp);
1159    if (old!=0) {
1160       str_room(length(old));
1161       while (i<length(old)) {
1162         append_char((mp->str_start[old]+i));
1163       } 
1164       mp_flush_string(mp,old);
1165     }
1166     return r;
1167   }
1168 }
1169
1170 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1171 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1172 commented out:
1173
1174 @<Glob...@>=
1175 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1176 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1177 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1178 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1179 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1180
1181 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1182 macros instead of \PASCAL\ procedures, because many of the
1183 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1184 overhead of procedure calls. For example, here is
1185 a simple macro that computes the length of a string.
1186 @.WEB@>
1187
1188 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string
1189   number \# */
1190 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1191
1192 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1193 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1194 |cur_length| becomes zero.
1195
1196 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1197 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1198
1199 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1200 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1201 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1202 made before |append_char| is used.
1203
1204 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1205 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1206 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1207 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1208
1209 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1210 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(A); incr(mp->pool_ptr);
1211 }
1212 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1213   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1214     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1215     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1216   }
1217
1218 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1219 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1220 string space is exhausted.
1221
1222 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1223 void mp_unit_str_room (MP mp);
1224
1225 @ @c
1226 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1227   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1228   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1229 }
1230
1231 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1232 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1233 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1234 the aid of a simple system system of reference counts.
1235 @^reference counts@>
1236
1237 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1238 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1239 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1240 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1241 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1242
1243 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1244 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]);
1245   }
1246
1247 @<Glob...@>=
1248 int *str_ref;
1249
1250 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1251 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1252
1253 @ @<Dealloc variables@>=
1254 xfree(mp->str_ref);
1255
1256 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1257
1258 @d delete_str_ref(A)  { 
1259     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1260        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1261        else mp_flush_string(mp, (A));
1262     }
1263   }
1264
1265 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1266 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1267
1268
1269 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1270 is no point in trying
1271
1272 @c
1273 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1274   if (length(s)>1) {
1275     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1276     decr(mp->strs_in_use);
1277     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1278       mp->str_ref[s]=0;
1279     } else { 
1280       mp->str_ptr=s;
1281       decr(mp->strs_used_up);
1282     }
1283     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1284   }
1285 }
1286
1287 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1288 be flushed.
1289
1290 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1291
1292 @c
1293 str_number mp_intern (MP mp, char *s) {
1294   str_number r ;
1295   r = rts(s);
1296   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1297   return r;
1298 }
1299
1300 @ @<Declarations@>=
1301 str_number mp_intern (MP mp, char *s);
1302
1303
1304 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1305 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1306 This function returns the identification number of the new string as its
1307 value.
1308
1309 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1310 that
1311 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1312 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1313 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1314 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1315
1316 @<Declarations@>=
1317 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>;
1318 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>;
1319 str_number mp_make_string (MP mp);
1320
1321 @ @c 
1322 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1323   str_number s; /* the new string */
1324 RESTART: 
1325   s=mp->str_ptr;
1326   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1327   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1328     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1329       mp->str_ptr=s;
1330       mp_do_compaction(mp, 0);
1331       goto RESTART;
1332     } else {
1333 #ifdef DEBUG 
1334       if ( mp->strs_used_up!=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "s");
1335 @:this can't happen s}{\quad \.s@>
1336 #endif
1337       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1338       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1339     }
1340   }
1341   mp->str_ref[s]=1;
1342   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1343   incr(mp->strs_used_up);
1344   incr(mp->strs_in_use);
1345   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1346   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1347     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1348   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1349     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1350   return s;
1351 }
1352
1353 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1354 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1355 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1356 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1357 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1358 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1359 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1360
1361 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1362 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1363
1364 @<Glob...@>=
1365 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1366 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1367
1368 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1369 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1370
1371 @ @c
1372 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1373   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1374   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1375   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1376   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1377   r=mp->last_fixed_str;
1378   s=mp->next_str[r];
1379   p=mp->str_start[s];
1380   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1381     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1382       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1383         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1384     }
1385     r=s; s=mp->next_str[s];
1386     incr(str_use);
1387     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1388      after the end of the string@>;
1389   }
1390   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1391   if ( needed<mp->pool_size ) {
1392     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1393   }
1394   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1395      global versions@>;
1396   mp->strs_used_up=str_use;
1397 }
1398
1399 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1400 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1401 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1402   incr(mp->fixed_str_use);
1403   mp->last_fixed_str=t;
1404   t=mp->next_str[t];
1405 }
1406 str_use=mp->fixed_str_use
1407
1408 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1409 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1410 preserve the generality of |do_compaction|.
1411
1412 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1413 {
1414 t=s;
1415 s=mp->next_str[s];
1416 mp->next_str[r]=s;
1417 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1418 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1419 if ( s==mp->str_ptr ) break;
1420 }
1421
1422 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1423 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1424 to locate the next string.
1425
1426 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1427 q=mp->str_start[r];
1428 mp->str_start[r]=p;
1429 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1430   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1431   incr(p); incr(q);
1432 }
1433
1434 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1435 we do this, anything between them should be moved.
1436
1437 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1438 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1439 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1440 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1441   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1442   incr(p); incr(q);
1443 }
1444 mp->pool_ptr=p
1445
1446 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1447
1448 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1449 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1450   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1451 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1452   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1453   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1454 }
1455
1456 @ @<Declarations@>=
1457 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1458 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1459
1460 @ @c 
1461 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1462   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1463     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings>>2);
1464     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1465     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1466     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1467     mp->max_strings = l;
1468   }
1469 }
1470 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1471   while ( needed>mp->pool_size ) {
1472     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size>>2);
1473         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1474     mp->pool_size = l;
1475   }
1476 }
1477
1478 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1479 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1480   mp_confusion(mp, "string");
1481 @:this can't happen string}{\quad string@>
1482 incr(mp->pact_count);
1483 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1484 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1485 #ifdef DEBUG
1486 s=mp->str_ptr; t=str_use;
1487 while ( s<=mp->max_str_ptr ){
1488   if ( t>mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1489   incr(t); s=mp->next_str[s];
1490 };
1491 if ( t<=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1492 #endif
1493
1494 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1495 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1496
1497 @<Glob...@>=
1498 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1499 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1500 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1501
1502 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1503 mp->pact_count=0;
1504 mp->pact_chars=0;
1505 mp->pact_strs=0;
1506
1507 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1508 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1509 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1510
1511 @c 
1512 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1513   /* test equality of strings */
1514   pool_pointer j; /* running index */
1515   j=mp->str_start[s];
1516   while ( j<str_stop(s) ) { 
1517     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1518       return false;
1519   }
1520   return true;
1521 }
1522
1523 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1524 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1525 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1526 the result is respectively positive, negative, or zero.
1527
1528 @c 
1529 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1530   /* test equality of strings */
1531   pool_pointer j,k; /* running indices */
1532   integer ls,lt; /* lengths */
1533   integer l; /* length remaining to test */
1534   ls=length(s); lt=length(t);
1535   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1536   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1537   while ( l-->0 ) { 
1538     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1539        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1540     }
1541     incr(j); incr(k);
1542   }
1543   return (ls-lt);
1544 }
1545
1546 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1547 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1548 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1549 @.INIMP@>
1550 @^string pool@>
1551
1552 @c 
1553 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1554   /* initializes the string pool,
1555     but returns |false| if something goes wrong */
1556   int k; /* small indices or counters */
1557   str_number g; /* a new string */
1558   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1559   mp->str_start[0]=0;
1560   mp->next_str[0]=1;
1561   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1562   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1563   @<Initialize compaction statistics@>;
1564   mp->strs_used_up=0;
1565   @<Make the first 256 strings@>;
1566   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1567   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1568   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1569   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1570   return;
1571 }
1572
1573 @ @<Declarations@>=
1574 void mp_get_strings_started (MP mp);
1575
1576 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1577
1578 @<Make the first 256...@>=
1579 for (k=0;k<=255;k++) { 
1580   append_char(k);
1581   g=mp_make_string(mp); 
1582   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1583 }
1584
1585 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1586 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1587 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1588 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1589 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1590 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1591 even people with an extended character set will want to represent string
1592 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1593 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1594 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1595
1596 Unprintable characters of codes 128--255 are, similarly, rendered
1597 \.{\^\^80}--\.{\^\^ff}.
1598
1599 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1600 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1601 local character set.
1602 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1603 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1604 must be printable.
1605 @^character set dependencies@>
1606 @^system dependencies@>
1607
1608 @<Character |k| cannot be printed@>=
1609   (k<' ')||(k>'~')
1610
1611 @* \[5] On-line and off-line printing.
1612 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1613 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1614 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1615 the global variable |selector|, which has the following possible
1616 values:
1617
1618 \yskip
1619 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1620   transcript file.
1621
1622 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1623
1624 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1625
1626 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1627   before the transcript file is open.
1628
1629 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1630   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1631   the reasoning behind this curious mode.
1632
1633 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1634   string pool.
1635
1636 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1637 @:write_}{\&{write} primitive@>
1638   command.
1639
1640 \yskip
1641 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1642 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1643 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1644 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1645 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1646
1647 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1648 record the number of characters that have been printed
1649 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1650 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1651 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1652 characters have appeared so far on the current line that has been output
1653 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1654
1655 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1656 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1657 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1658 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1659 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1660 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1661 @d write_file 7 /* first write file selector */
1662
1663 @<Glob...@>=
1664 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1665 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1666 unsigned int selector; /* where to print a message */
1667 unsigned char dig[23]; /* digits in a number being output */
1668 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1669 unsigned int term_offset;
1670   /* the number of characters on the current terminal line */
1671 unsigned int file_offset;
1672   /* the number of characters on the current file line */
1673 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1674 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1675 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1676
1677 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1678 memset(mp->dig,0,23);
1679 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1680
1681 @ @<Dealloc variables@>=
1682 xfree(mp->trick_buf);
1683
1684 @ @<Initialize the output routines@>=
1685 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1686
1687 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1688 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1689 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1690 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1691 @^system dependencies@>
1692
1693 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(f,b)
1694 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1695 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1696 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1697 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1698 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1699 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1700 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1701 @d wlog_ln(A)   {wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1702
1703
1704 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1705 use an array |wr_file| that will be declared later.
1706
1707 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1708
1709 @<Internal ...@>=
1710 void mp_print_ln (MP mp);
1711 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1712 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1713 void mp_print (MP mp, char *s);
1714 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1715 void mp_print_nl (MP mp, char *s);
1716 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1717 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1718
1719 @ @<Basic print...@>=
1720 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1721  switch (mp->selector) {
1722   case term_and_log: 
1723     wterm_cr; wlog_cr;
1724     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1725     break;
1726   case log_only: 
1727     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1728     break;
1729   case term_only: 
1730     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1731     break;
1732   case no_print:
1733   case pseudo: 
1734   case new_string: 
1735     break;
1736   default: 
1737     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1738   }
1739 } /* note that |tally| is not affected */
1740
1741 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1742 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1743 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1744 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1745 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1746 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1747 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1748 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1749
1750 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1751 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1752 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1753
1754 @<Basic printing...@>=
1755 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1756   switch (mp->selector) {
1757   case term_and_log: 
1758     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1759     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1760     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1761        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1762     };
1763     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1764        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1765     };
1766     break;
1767   case log_only: 
1768     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1769     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1770     break;
1771   case term_only: 
1772     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1773     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1774     break;
1775   case no_print: 
1776     break;
1777   case pseudo: 
1778     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1779       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1780     break;
1781   case new_string: 
1782     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1783       mp_unit_str_room(mp);
1784       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1785         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1786     };
1787     append_char(s);
1788     break;
1789   default:
1790     { char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1791       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1792     }
1793   }
1794 DONE:
1795   incr(mp->tally);
1796 }
1797
1798 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1799 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1800 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1801 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1802 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1803 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1804 The user might want to write unprintable characters.
1805
1806 @d print_lc_hex(A) do { l=(A);
1807     mp_print_visible_char(mp, (l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1808   } while (0)
1809
1810 @<Basic printing...@>=
1811 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1812   int l; /* small index or counter */
1813   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1814     mp_print_visible_char(mp, k);
1815   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1816     mp_print(mp, "^^"); 
1817     if ( k<0100 ) { 
1818       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1819     } else if ( k<0200 ) { 
1820       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1821     } else { 
1822       print_lc_hex(k / 16);  
1823       print_lc_hex(k % 16); 
1824     }
1825   } else {
1826     mp_print_visible_char(mp, k);
1827   }
1828 };
1829
1830 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1831 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1832 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1833 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1834 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1835 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1836 @^system dependencies@>
1837
1838 @<Basic print...@>=
1839 void mp_do_print (MP mp, char *ss, unsigned int len) { /* prints string |s| */
1840   unsigned int j = 0;
1841   while ( j<len ){ 
1842     mp_print_char(mp, ss[j]); incr(j);
1843   }
1844 }
1845
1846
1847 @<Basic print...@>=
1848 void mp_print (MP mp, char *ss) {
1849   mp_do_print(mp, ss, strlen(ss));
1850 }
1851 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1852   pool_pointer j; /* current character code position */
1853   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1854      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1855 @.???@>
1856   }
1857   j=mp->str_start[s];
1858   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (str_stop(s)-j));
1859 }
1860
1861
1862 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1863 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1864 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1865 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1866 character positions.
1867
1868 @<Initialize the output...@>=
1869 wterm (banner);
1870 wterm (version_string);
1871 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1872   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1873 mp_print_ln(mp);
1874 update_terminal;
1875
1876 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1877 string appears at the beginning of a new line.
1878
1879 @<Basic print...@>=
1880 void mp_print_nl (MP mp, char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1881   switch(mp->selector) {
1882   case term_and_log: 
1883     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1884     break;
1885   case log_only: 
1886     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1887     break;
1888   case term_only: 
1889     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1890     break;
1891   case no_print:
1892   case pseudo:
1893   case new_string: 
1894         break;
1895   } /* there are no other cases */
1896   mp_print(mp, s);
1897 }
1898
1899 @ An array of digits in the range |0..9| is printed by |print_the_digs|.
1900
1901 @<Basic print...@>=
1902 void mp_print_the_digs (MP mp, eight_bits k) {
1903   /* prints |dig[k-1]|$\,\ldots\,$|dig[0]| */
1904   while ( k>0 ){ 
1905     decr(k); mp_print_char(mp, '0'+mp->dig[k]);
1906   }
1907 };
1908
1909 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1910 given integer |n|, has been written carefully so that it works properly
1911 if |n=0| or if |(-n)| would cause overflow. It does not apply |mod| or |div|
1912 to negative arguments, since such operations are not implemented consistently
1913 by all \PASCAL\ compilers.
1914
1915 @<Basic print...@>=
1916 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1917   integer m; /* used to negate |n| in possibly dangerous cases */
1918   int k = 0; /* index to current digit; we assume that $|n|<10^{23}$ */
1919   if ( n<0 ) { 
1920     mp_print_char(mp, '-');
1921     if ( n>-100000000 ) {
1922           negate(n);
1923     } else  { 
1924           m=-1-n; n=m / 10; m=(m % 10)+1; k=1;
1925       if ( m<10 ) {
1926         mp->dig[0]=m;
1927       } else { 
1928         mp->dig[0]=0; incr(n);
1929       }
1930     }
1931   }
1932   do {  
1933     mp->dig[k]=n % 10; n=n / 10; incr(k);
1934   } while (n!=0);
1935   mp_print_the_digs(mp, k);
1936 };
1937
1938 @ @<Internal ...@>=
1939 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1940
1941 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1942 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1943
1944 @c 
1945 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1946   n=abs(n) % 100; 
1947   mp_print_char(mp, '0'+(n / 10));
1948   mp_print_char(mp, '0'+(n % 10));
1949 }
1950
1951
1952 @ @<Internal ...@>=
1953 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1954
1955 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1956 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1957 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1958 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1959
1960 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1961
1962 @d prompt_input(A) do { 
1963     wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); mp_term_input(mp);
1964   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1965
1966 @c 
1967 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1968   size_t k; /* index into |buffer| */
1969   update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1970   if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) 
1971     mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1972 @.End of file on the terminal@>
1973   mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1974   decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1975   if ( mp->last!=mp->first ) {
1976     for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1977       mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1978     }
1979   }
1980   mp_print_ln(mp); 
1981   mp->buffer[mp->last]='%'; 
1982   incr(mp->selector); /* restore previous status */
1983 };
1984
1985 @* \[6] Reporting errors.
1986 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1987 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1988 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1989 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1990 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1991 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1992 |error;|\cr}}$$
1993 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1994 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1995 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1996 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1997 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1998 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1999
2000 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
2001 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
2002 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
2003 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
2004 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
2005 message may be printed.
2006 @^system dependencies@>
2007
2008 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
2009 amounts of user interaction:
2010
2011 @<Exported types@>=
2012 enum mp_interaction_mode { 
2013  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
2014  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
2015  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
2016  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
2017  mp_error_stop_mode, /* stops at every opportunity to interact */
2018 };
2019
2020 @ @<Glob...@>=
2021 int interaction; /* current level of interaction */
2022
2023 @ @<Option variables@>=
2024 int interaction; /* current level of interaction */
2025
2026 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
2027
2028 @<Allocate or initialize ...@>=
2029 mp->interaction=opt->interaction;
2030 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
2031   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2032 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
2033   mp->interaction=mp_batch_mode;
2034
2035
2036
2037 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
2038
2039 @<Internal ...@>=
2040 void mp_print_err(MP mp, char * A);
2041
2042 @ @c
2043 void mp_print_err(MP mp, char * A) { 
2044   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
2045     wake_up_terminal;
2046   mp_print_nl(mp, "! "); 
2047   mp_print(mp, A);
2048 @.!\relax@>
2049 }
2050
2051
2052 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
2053 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
2054 error messages are
2055
2056 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
2057   and |log_file| not yet open);
2058
2059 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
2060
2061 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
2062
2063 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
2064
2065 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
2066 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
2067
2068 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
2069 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
2070 will never be called recursively.
2071 @^recursion@>
2072
2073 The global variable |history| records the worst level of error that
2074 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
2075 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
2076
2077 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
2078 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
2079 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
2080 that there is no point in continuing further.
2081
2082 @<Types...@>=
2083 enum mp_history_states {
2084   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
2085   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
2086   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
2087   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
2088 };
2089
2090 @ @<Glob...@>=
2091 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2092 int history; /* has the source input been clean so far? */
2093 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2094
2095 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2096 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2097
2098 @<Allocate or ...@>=
2099 mp->deletions_allowed=true; mp->error_count=0; /* |history| is initialized elsewhere */
2100
2101 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2102 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2103 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2104 before we get to |error| itself.
2105
2106 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2107 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2108 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2109 @^recursion@>
2110 is never more than two levels deep.
2111
2112 @<Declarations@>=
2113 void mp_get_next (MP mp);
2114 void mp_term_input (MP mp);
2115 void mp_show_context (MP mp);
2116 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2117 void mp_open_log_file (MP mp);
2118 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2119 void mp_debug_help (MP mp);
2120 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2121
2122 @ @<Internal ...@>=
2123 void mp_normalize_selector (MP mp);
2124
2125 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2126 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2127 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2128
2129 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=(A); }
2130 @d hlp2(A) mp->help_line[1]=(A); hlp1
2131 @d hlp3(A) mp->help_line[2]=(A); hlp2
2132 @d hlp4(A) mp->help_line[3]=(A); hlp3
2133 @d hlp5(A) mp->help_line[4]=(A); hlp4
2134 @d hlp6(A) mp->help_line[5]=(A); hlp5
2135 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2136 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2137 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2138 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2139 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2140 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2141 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2142
2143 @<Glob...@>=
2144 char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2145 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2146 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2147 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2148 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2149
2150 @ @<Allocate or ...@>=
2151 mp->help_ptr=0; mp->use_err_help=false; mp->err_help=0; mp->filename_template=0;
2152
2153 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2154 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2155 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2156
2157 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2158 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2159 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2160
2161 @^system dependencies@>
2162
2163 @<Glob...@>=
2164 jmp_buf jump_buf;
2165
2166 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2167 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return mp->history;
2168
2169 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2170 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return NULL;
2171
2172 @ If |mp->internal| is zero, then a crash occured during initialization,
2173 and it is not safe to run |mp_close_files_and_terminate|.
2174
2175 @<Error hand...@>=
2176 void mp_jump_out (MP mp) { 
2177   if(mp->internal!=NULL)
2178     mp_close_files_and_terminate(mp);
2179   longjmp(mp->jump_buf,1);
2180 }
2181
2182 @ Here now is the general |error| routine.
2183
2184 @<Error hand...@>=
2185 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2186   ASCII_code c; /* what the user types */
2187   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2188   pool_pointer j; /* character position being printed */
2189   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) mp->history=mp_error_message_issued;
2190   mp_print_char(mp, '.'); mp_show_context(mp);
2191   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) {
2192     @<Get user's advice and |return|@>;
2193   }
2194   incr(mp->error_count);
2195   if ( mp->error_count==100 ) { 
2196     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2197 @.That makes 100 errors...@>
2198     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2199   }
2200   @<Put help message on the transcript file@>;
2201 }
2202 void mp_warn (MP mp, char *msg) {
2203   int saved_selector = mp->selector;
2204   mp_normalize_selector(mp);
2205   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2206   mp_print(mp,msg);
2207   mp->selector = saved_selector;
2208 }
2209
2210 @ @<Exported function ...@>=
2211 void mp_error (MP mp);
2212 void mp_warn (MP mp, char *msg);
2213
2214
2215 @ @<Get user's advice...@>=
2216 while (1) { 
2217 CONTINUE:
2218   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2219 @.?\relax@>
2220   if ( mp->last==mp->first ) return;
2221   c=mp->buffer[mp->first];
2222   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2223   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2224 }
2225
2226 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2227 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2228 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2229 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2230 file that should be
2231 edited and the relevant line number.
2232 @^system dependencies@>
2233
2234 @<Exported types@>=
2235 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2236
2237 @ @<Glob...@>=
2238 mp_run_editor_command run_editor;
2239
2240 @ @<Option variables@>=
2241 mp_run_editor_command run_editor;
2242
2243 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2244 set_callback_option(run_editor);
2245
2246 @ @<Declarations@>=
2247 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2248
2249 @ @c void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2250     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2251 @.You want to edit file x@>
2252     mp_print(mp, fname);
2253     mp_print(mp, " at line "); 
2254     mp_print_int(mp, fline);
2255     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2256     mp_jump_out(mp);
2257 }
2258
2259
2260 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2261 been commented~out.
2262 @^debugging@>
2263
2264 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2265 switch (c) {
2266 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2267 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2268   if ( mp->deletions_allowed ) {
2269     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2270   }
2271   break;
2272 #ifdef DEBUG
2273 case 'D': 
2274   mp_debug_help(mp); continue; 
2275   break;
2276 #endif
2277 case 'E': 
2278   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2279     (mp->run_editor)(mp, 
2280                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2281                      mp_true_line(mp));
2282   }
2283   break;
2284 case 'H': 
2285   @<Print the help information and |continue|@>;
2286   break;
2287 case 'I':
2288   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2289   break;
2290 case 'Q': case 'R': case 'S':
2291   @<Change the interaction level and |return|@>;
2292   break;
2293 case 'X':
2294   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2295   break;
2296 default:
2297   break;
2298 }
2299 @<Print the menu of available options@>
2300
2301 @ @<Print the menu...@>=
2302
2303   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2304 @.Type <return> to proceed...@>
2305   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2306   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2307   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2308     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2309   if ( mp->deletions_allowed )
2310     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2311   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2312 }
2313
2314 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2315 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2316 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2317 @^Knuth, Donald Ervin@>
2318
2319 @<Change the interaction...@>=
2320
2321   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2322   mp_print(mp, "OK, entering ");
2323   switch (c) {
2324   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2325   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2326   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2327   } /* there are no other cases */
2328   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2329 }
2330
2331 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2332 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2333 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2334 to be familiar with \MP's input stacks.
2335
2336 @<Introduce new material...@>=
2337
2338   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2339   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2340     loc=mp->first+1; mp->buffer[mp->first]=' ';
2341   } else { 
2342    prompt_input("insert>"); loc=mp->first;
2343 @.insert>@>
2344   };
2345   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=mp->last; return;
2346 }
2347
2348 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2349
2350 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2351
2352   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2353   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2354     c=c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11;
2355   else 
2356     c=c-'0';
2357   while ( c>0 ) { 
2358     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2359     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2360     decr(c);
2361   };
2362   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2363   help2("I have just deleted some text, as you asked.")
2364        ("You can now delete more, or insert, or whatever.");
2365   mp_show_context(mp); 
2366   goto CONTINUE;
2367 }
2368
2369 @ @<Print the help info...@>=
2370
2371   if ( mp->use_err_help ) { 
2372     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2373     mp->use_err_help=false;
2374   } else { 
2375     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2376       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.")
2377            ("Maybe you should try asking a human?");
2378      }
2379     do { 
2380       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2381     } while (mp->help_ptr!=0);
2382   };
2383   help4("Sorry, I already gave what help I could...")
2384        ("Maybe you should try asking a human?")
2385        ("An error might have occurred before I noticed any problems.")
2386        ("``If all else fails, read the instructions.''");
2387   goto CONTINUE;
2388 }
2389
2390 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2391 j=mp->str_start[mp->err_help];
2392 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2393   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2394   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2395   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2396   else  { incr(j); mp_print_char(mp, '%'); };
2397   incr(j);
2398 }
2399
2400 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2401 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2402 if ( mp->use_err_help ) { 
2403   mp_print_nl(mp, "");
2404   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2405 } else { 
2406   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2407     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2408   };
2409 }
2410 mp_print_ln(mp);
2411 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2412 mp_print_ln(mp)
2413
2414 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2415 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2416 running a bit longer.
2417
2418 @c 
2419 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2420   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2421   else mp->selector=term_only;
2422   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
2423   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2424 }
2425
2426 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2427
2428 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2429     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2430   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2431   /* if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) mp_debug_help(mp); */
2432   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2433   }
2434
2435 @<Error hand...@>=
2436 void mp_fatal_error (MP mp, char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2437   mp_normalize_selector(mp);
2438   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2439 @.Emergency stop@>
2440 }
2441
2442 @ @<Exported function ...@>=
2443 void mp_fatal_error (MP mp, char *s);
2444
2445
2446 @ Here is the most dreaded error message.
2447
2448 @<Error hand...@>=
2449 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2450   mp_normalize_selector(mp);
2451   print_err("MetaPost capacity exceeded, sorry [");
2452 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2453   mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, '='); mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ']');
2454   help2("If you really absolutely need more capacity,")
2455        ("you can ask a wizard to enlarge me.");
2456   succumb;
2457 }
2458
2459 @ @<Internal library declarations@>=
2460 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n);
2461
2462 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2463 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2464 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2465 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2466 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2467 help to pinpoint the problem.
2468 @^dry rot@>
2469
2470 @<Internal library ...@>=
2471 void mp_confusion (MP mp,char *s);
2472
2473 @ @<Error hand...@>=
2474 void mp_confusion (MP mp,char *s) {
2475   /* consistency check violated; |s| tells where */
2476   mp_normalize_selector(mp);
2477   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2478     print_err("This can't happen ("); mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, ')');
2479 @.This can't happen@>
2480     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2481   } else { 
2482     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2483 @.I can't go on...@>
2484     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...")
2485          ("in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2486   }
2487   succumb;
2488 }
2489
2490 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2491 If the \PASCAL\ runtime system allows this, one can implement
2492 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2493 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2494 a way to make |interrupt| nonzero using the \PASCAL\ debugger.
2495 @^system dependencies@>
2496 @^debugging@>
2497
2498 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2499    mp_pause_for_instructions(mp); }
2500
2501 @<Global...@>=
2502 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2503 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2504
2505 @ @<Allocate or ...@>=
2506 mp->interrupt=0; mp->OK_to_interrupt=true;
2507
2508 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2509 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2510 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2511 safe to do this.
2512
2513 @c 
2514 void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2515   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2516     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2517     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2518       incr(mp->selector);
2519     print_err("Interruption");
2520 @.Interruption@>
2521     help3("You rang?")
2522          ("Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),")
2523          ("unless you just want to quit by typing `X'.");
2524     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2525     mp->interrupt=0;
2526   }
2527 }
2528
2529 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2530 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2531 by putting this common code into a subroutine.
2532
2533 @c 
2534 void mp_missing_err (MP mp, char *s) { 
2535   print_err("Missing `"); mp_print(mp, s); mp_print(mp, "' has been inserted");
2536 @.Missing...inserted@>
2537 }
2538
2539 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2540 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2541 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2542 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2543 computers, including some small ones.
2544 @^small computers@>
2545
2546 But \PASCAL\ does not define the |div|
2547 operation in the case of negative dividends; for example, the result of
2548 |(-2*n-1) div 2| is |-(n+1)| on some computers and |-n| on others.
2549 There are two principal types of arithmetic: ``translation-preserving,''
2550 in which the identity |(a+q*b)div b=(a div b)+q| is valid; and
2551 ``negation-preserving,'' in which |(-a)div b=-(a div b)|. This leads to
2552 two \MP s, which can produce different results, although the differences
2553 should be negligible when the language is being used properly.
2554 The \TeX\ processor has been defined carefully so that both varieties
2555 of arithmetic will produce identical output, but it would be too
2556 inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2557
2558 @d el_gordo   017777777777 /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2559
2560 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2561 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2562 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The only decent way to do
2563 this in \PASCAL\ is to write `|(a+b) div 2|'; but on most machines it is
2564 far more efficient to calculate `|(a+b)| right shifted one bit'.
2565
2566 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2567 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2568 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2569 as efficient as possible.  Since some languages have shift operators that can
2570 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2571 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2572 or zero.
2573
2574 @d half(A) ((A) / 2)
2575 @d halfp(A) ((A) / 2)
2576
2577 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2578 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2579 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2580 instead of reporting errors directly to the user.
2581
2582 @<Glob...@>=
2583 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2584
2585 @ @<Allocate or ...@>=
2586 mp->arith_error=false;
2587
2588 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2589 an arithmetic error has been detected.
2590
2591 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2592
2593 @c 
2594 void mp_clear_arith (MP mp) { 
2595   print_err("Arithmetic overflow");
2596 @.Arithmetic overflow@>
2597   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was")
2598        ("computing got too large, so I'm afraid your answers will be")
2599        ("somewhat askew. You'll probably have to adopt different")
2600        ("tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2601   mp_error(mp); 
2602   mp->arith_error=false;
2603 }
2604
2605 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2606 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2607 is used.
2608
2609 @c integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2610   if ( x>=0 )  {
2611     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2612       return x+y;
2613     } else  { 
2614       mp->arith_error=true; 
2615           return el_gordo;
2616     }
2617   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2618     return x+y;
2619   } else { 
2620     mp->arith_error=true; 
2621         return -el_gordo;
2622   }
2623 }
2624
2625 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2626 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2627 positions from the right end of a binary computer word.
2628
2629 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2630 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2631 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2632 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2633 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2634 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2635
2636 @<Types...@>=
2637 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2638 typedef unsigned char small_number; /* this type is self-explanatory */
2639
2640 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2641 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2642 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2643
2644 @c 
2645 scaled mp_round_decimals (MP mp,small_number k) {
2646   /* converts a decimal fraction */
2647  integer a = 0; /* the accumulator */
2648  while ( k-->0 ) { 
2649     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2650   }
2651   return halfp(a+1);
2652 }
2653
2654 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2655 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2656 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2657 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2658 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2659 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2660 possible value is given.
2661
2662 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2663 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2664 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2665 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2666 terminate before $s$ can possibly become zero.
2667
2668 @<Basic printing...@>=
2669 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2670   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2671   if ( s<0 ) { 
2672         mp_print_char(mp, '-'); 
2673     negate(s); /* print the sign, if negative */
2674   }
2675   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2676   s=10*(s % unity)+5;
2677   if ( s!=5 ) { 
2678     delta=10; 
2679     mp_print_char(mp, '.');
2680     do {  
2681       if ( delta>unity )
2682         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2683       mp_print_char(mp, '0'+(s / unity)); 
2684       s=10*(s % unity); 
2685       delta=delta*10;
2686     } while (s>delta);
2687   }
2688 }
2689
2690 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2691 separated by a comma.
2692
2693 @<Basic printing...@>=
2694 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2695   mp_print_char(mp, '('); 
2696   mp_print_scaled(mp, x); 
2697   mp_print_char(mp, ','); 
2698   mp_print_scaled(mp, y);
2699   mp_print_char(mp, ')');
2700 }
2701
2702 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2703 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2704 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2705 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2706 from the right.
2707
2708 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2709 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2710 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2711 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2712 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2713
2714 @<Types...@>=
2715 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2716
2717 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2718 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2719 in units of $2^{-20}$ degrees.
2720
2721 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2722 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2723 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2724 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2725
2726 @<Types...@>=
2727 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2728
2729 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2730 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2731 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2732 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2733 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2734 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2735 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2736
2737 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2738 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2739 been designed to avoid this sort of error.
2740
2741 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2742 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2743 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2744 instruction. But when we are restricted to \PASCAL\ arithmetic it
2745 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2746 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2747 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2748 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2749 additional multiplications and divisions.
2750
2751 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2752 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2753 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2754 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2755 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2756 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2757 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2758 results in all cases.
2759 @^system dependencies@>
2760
2761 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2762 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2763 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2764 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2765 @^inner loop@>
2766
2767 @<Internal ...@>=
2768 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2769 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2770
2771 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2772
2773 @d ELGORDO  0x7fffffff
2774 @d TWEXP31  2147483648.0
2775 @d TWEXP28  268435456.0
2776 @d TWEXP16 65536.0
2777 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2778 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2779
2780
2781 @c 
2782 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2783 #ifdef FIXPT
2784   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2785   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2786   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2787   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2788   if ( p<0 ) {
2789     negate(p); negative=true;
2790   }
2791   if ( q<=0 ) { 
2792 #ifdef DEBUG
2793     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, '/');
2794 #endif
2795 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2796     negate(q); negative = ! negative;
2797   };
2798   n=p / q; p=p % q;
2799   if ( n>=8 ){ 
2800     mp->arith_error=true;
2801     return ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2802   } else { 
2803     n=(n-1)*fraction_one;
2804     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2805     return (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2806   }
2807 #else /* FIXPT */
2808     register double d;
2809         register integer i;
2810 #ifdef DEBUG
2811         if (q==0) mp_confusion(mp,'/'); 
2812 #endif /* DEBUG */
2813         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2814         if ((p^q) >= 0) {
2815                 d += 0.5;
2816                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
2817                 i = (integer) d;
2818                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2819                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2820         } else {
2821                 d -= 0.5;
2822                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
2823                 i = (integer) d;
2824                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2825                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2826         }
2827         return i;
2828 #endif /* FIXPT */
2829 }
2830
2831 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2832 between |f|, |p|, and~|q|:
2833 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2834 $p_0$ is the original value of~$p$.
2835
2836 Notice that the computation specifies
2837 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2838 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2839 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2840 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2841 in a register, not store it in memory.
2842 @^inner loop@>
2843
2844 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2845 {
2846   f=1;
2847   do {  
2848     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2849     if ( p>=0 ) { 
2850       f=f+f+1;
2851     } else  { 
2852       f+=f; p=p+q;
2853     }
2854   } while (f<fraction_one);
2855   be_careful=p-q;
2856   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2857 }
2858
2859 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2860 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2861 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2862 of |q| and~|f|.
2863
2864 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2865 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2866 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2867 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2868
2869 @<Declarations@>=
2870 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2871
2872 @ @c 
2873 #ifdef FIXPT
2874 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2875   integer p; /* the fraction so far */
2876   boolean negative; /* should the result be negated? */
2877   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2878   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2879   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2880   if ( f<fraction_one ) { 
2881     n=0;
2882   } else { 
2883     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2884     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2885       n=n*q ; 
2886     } else { 
2887       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2888     }
2889   }
2890   f=f+fraction_one;
2891   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2892   be_careful=n-el_gordo;
2893   if ( be_careful+p>0 ){ 
2894     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2895   }
2896   if ( negative ) 
2897         return (-(n+p));
2898   else 
2899     return (n+p);
2900 #else /* FIXPT */
2901 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2902     register double d;
2903         register integer i;
2904         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2905         if ((p^q) >= 0) {
2906                 d += 0.5;
2907                 if (d>=TWEXP31) {
2908                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2909                                 mp->arith_error = true;
2910                         return ELGORDO;
2911                 }
2912                 i = (integer) d;
2913                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2914         } else {
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         }
2924         return i;
2925 #endif /* FIXPT */
2926 }
2927
2928 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>=
2929 if ( f>=0 ) {
2930   negative=false;
2931 } else { 
2932   negate( f); negative=true;
2933 }
2934 if ( q<0 ) { 
2935   negate(q); negative=! negative;
2936 }
2937
2938 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2939 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2940 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2941 @^inner loop@>
2942
2943 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2944 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2945 if ( q<fraction_four ) {
2946   do {  
2947     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2948     f=halfp(f);
2949   } while (f!=1);
2950 } else  {
2951   do {  
2952     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2953     f=halfp(f);
2954   } while (f!=1);
2955 }
2956
2957
2958 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2959 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2960 Given positive operands, |take_scaled|
2961 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2962
2963 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2964 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2965 when the Computer Modern fonts are being generated.
2966 @^inner loop@>
2967
2968 @c 
2969 #ifdef FIXPT
2970 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2971   integer p; /* the fraction so far */
2972   boolean negative; /* should the result be negated? */
2973   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2974   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2975   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2976   if ( f<unity ) { 
2977     n=0;
2978   } else  { 
2979     n=f / unity; f=f % unity;
2980     if ( q<=el_gordo / n ) {
2981       n=n*q;
2982     } else  { 
2983       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2984     }
2985   }
2986   f=f+unity;
2987   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2988   be_careful=n-el_gordo;
2989   if ( be_careful+p>0 ) { 
2990     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2991   }
2992   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2993 #else /* FIXPT */
2994 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2995     register double d;
2996         register integer i;
2997         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2998         if ((p^q) >= 0) {
2999                 d += 0.5;
3000                 if (d>=TWEXP31) {
3001                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
3002                                 mp->arith_error = true;
3003                         return ELGORDO;
3004                 }
3005                 i = (integer) d;
3006                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
3007         } else {
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         }
3017         return i;
3018 #endif /* FIXPT */
3019 }
3020
3021 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
3022 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
3023 @^inner loop@>
3024 if ( q<fraction_four ) {
3025   do {  
3026     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
3027     f=halfp(f);
3028   } while (f!=1);
3029 } else {
3030   do {  
3031     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
3032     f=halfp(f);
3033   } while (f!=1);
3034 }
3035
3036 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
3037 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
3038 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
3039 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
3040 so it is not part of \MP's inner loop.)
3041
3042 @<Internal library ...@>=
3043 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
3044
3045 @ @c 
3046 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
3047 #ifdef FIXPT 
3048   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
3049   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
3050   boolean negative; /* should the result be negated? */
3051   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
3052   if ( p>=0 ) negative=false;
3053   else  { negate(p); negative=true; };
3054   if ( q<=0 ) { 
3055 #ifdef DEBUG 
3056     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
3057 @:this can't happen /}{\quad \./@>
3058 #endif
3059     negate(q); negative=! negative;
3060   }
3061   n=p / q; p=p % q;
3062   if ( n>=0100000 ) { 
3063     mp->arith_error=true;
3064     return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
3065   } else  { 
3066     n=(n-1)*unity;
3067     @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
3068     return ( negative ? (-(f+n)) :(f+n));
3069   }
3070 #else /* FIXPT */
3071     register double d;
3072         register integer i;
3073 #ifdef DEBUG
3074         if (q==0) mp_confusion(mp,"/"); 
3075 #endif /* DEBUG */
3076         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
3077         if ((p^q) >= 0) {
3078                 d += 0.5;
3079                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
3080                 i = (integer) d;
3081                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
3082                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
3083         } else {
3084                 d -= 0.5;
3085                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
3086                 i = (integer) d;
3087                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
3088                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
3089         }
3090         return i;
3091 #endif /* FIXPT */
3092 }
3093
3094 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
3095 f=1;
3096 do {  
3097   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
3098   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3099   else  { f+=f; p=p+q; };
3100 } while (f<unity);
3101 be_careful=p-q;
3102 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3103
3104 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3105 It computes the function
3106 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3107 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3108  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3109 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3110 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3111 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3112 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3113 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3114
3115 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3116 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3117 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3118 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3119 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3120 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3121 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3122
3123 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3124 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3125 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3126
3127 @c 
3128 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3129                       fraction cf, scaled t) {
3130   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3131   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3132   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3133   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3134                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3135   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3136                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3137                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3138   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3139   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3140   if ( num / 4>=denom ) 
3141     return fraction_four;
3142   else 
3143     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3144 }
3145
3146 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3147 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3148 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3149 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3150
3151 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3152
3153 @c 
3154 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3155   integer q,r; /* temporary registers */
3156   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3157   while (1) { 
3158     q = a / d; r = c / b;
3159     if ( q!=r )
3160       return ( q>r ? 1 : -1);
3161     q = a % d; r = c % b;
3162     if ( r==0 )
3163       return (q ? 1 : 0);
3164     if ( q==0 ) return -1;
3165     a=b; b=q; c=d; d=r;
3166   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3167 }
3168
3169 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3170 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3171 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3172 if ( d<=0 ) { 
3173   if ( b>=0 ) {
3174     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3175     else return 1;
3176   }
3177   if ( d==0 )
3178     return ( a==0 ? 0 : -1);
3179   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3180 } else if ( b<=0 ) { 
3181   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3182   return (c==0 ? 0 : -1);
3183 }
3184
3185 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3186 and truncation operations.
3187
3188 @<Internal library declarations@>=
3189 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3190 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i>>15)+1)>>1)
3191 #define mp_round_fraction(M,i) (((i>>11)+1)>>1)
3192
3193
3194 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3195 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3196 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3197
3198 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3199 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3200 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3201 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3202 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3203 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3204 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3205
3206 @<Declarations@>=
3207 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3208
3209 @ @c 
3210 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3211   small_number k; /* iteration control counter */
3212   integer y,q; /* registers for intermediate calculations */
3213   if ( x<=0 ) { 
3214     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3215   } else { 
3216     k=23; q=2;
3217     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3218       decr(k); x=x+x+x+x;
3219     }
3220     if ( x<fraction_four ) y=0;
3221     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3222     do {  
3223       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3224       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3225     } while (k!=0);
3226     return (halfp(q));
3227   }
3228 }
3229
3230 @ @<Handle square root of zero...@>=
3231
3232   if ( x<0 ) { 
3233     print_err("Square root of ");
3234 @.Square root...replaced by 0@>
3235     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3236     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3237          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3238     mp_error(mp);
3239   };
3240   return 0;
3241 }
3242
3243 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3244 x+=x; y+=y;
3245 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3246   x=x-fraction_four; incr(y);
3247 };
3248 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3249 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3250 if ( y>q ){ y=y-q; q=q+2; }
3251 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3252 decr(k)
3253
3254 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3255 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3256 @^Moler, Cleve Barry@>
3257 @^Morrison, Donald Ross@>
3258 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3259 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3260 smaller argument decreases.
3261
3262 @<Internal library ...@>=
3263 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3264
3265
3266 @ @c 
3267 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3268   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3269   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3270   a=abs(a); b=abs(b);
3271   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3272   if ( b>0 ) {
3273     if ( a<fraction_two ) {
3274       big=false;
3275     } else { 
3276       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3277     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3278     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3279     if ( big ) {
3280       if ( a<fraction_two ) {
3281         a=a+a+a+a;
3282       } else  { 
3283         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3284       };
3285     }
3286   }
3287   return a;
3288 }
3289
3290 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3291 line through $(a,b/2)$.
3292
3293 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3294 while (1) {  
3295   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3296   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3297   if ( r==0 ) break;
3298   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3299   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3300 }
3301
3302
3303 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3304 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3305
3306 @c 
3307 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3308   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3309   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3310   a=abs(a); b=abs(b);
3311   if ( a<=b ) {
3312     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3313   } else { 
3314     if ( a<fraction_four ) {
3315       big=false;
3316     } else  { 
3317       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3318     }
3319     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3320     if ( big ) double(a);
3321   }
3322   return a;
3323 }
3324
3325 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3326 while (1) { 
3327   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3328   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3329   if ( r==0 ) break;
3330   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3331   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3332 }
3333
3334 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3335
3336   if ( a<b ){ 
3337     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3338     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3339     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3340 @.Pythagorean...@>
3341     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3342          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3343     mp_error(mp);
3344   }
3345   a=0;
3346 }
3347
3348 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3349 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3350 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3351 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3352 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3353 nearest integer.
3354
3355 @d two_to_the(A) (1<<(A))
3356
3357 @<Constants ...@>=
3358 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3359 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3360 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3361 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3362
3363 @ @<Local variables for initialization@>=
3364 integer k; /* all-purpose loop index */
3365
3366
3367 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3368 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3369 when |x| is a given positive integer.
3370
3371 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3372 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3373 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3374 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3375 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3376 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3377 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3378 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3379 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3380
3381 @c 
3382 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3383   integer y,z; /* auxiliary registers */
3384   integer k; /* iteration counter */
3385   if ( x<=0 ) {
3386      @<Handle non-positive logarithm@>;
3387   } else  { 
3388     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3389     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3390     while ( x<fraction_four ) {
3391        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3392     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3393     y=y+(z / unity); k=2;
3394     while ( x>fraction_four+4 ) {
3395       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3396         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3397     }
3398     return (y / 8);
3399   }
3400 }
3401
3402 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3403
3404   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3405   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3406   y+=spec_log[k]; x-=z;
3407 }
3408
3409 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3410
3411   print_err("Logarithm of ");
3412 @.Logarithm...replaced by 0@>
3413   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3414   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,")
3415        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3416   mp_error(mp); 
3417   return 0;
3418 }
3419
3420 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3421 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3422 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3423
3424 @c 
3425 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3426   small_number k; /* loop control index */
3427   integer y,z; /* auxiliary registers */
3428   if ( x>174436200 ) {
3429     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3430     mp->arith_error=true; 
3431     return el_gordo;
3432   } else if ( x<-197694359 ) {
3433         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3434     return 0;
3435   } else { 
3436     if ( x<=0 ) { 
3437        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3438     } else { 
3439       if ( x<=127919879 ) { 
3440         z=1023359037-8*x;
3441         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3442       } else {
3443        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3444       }
3445       y=el_gordo;
3446     };
3447     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3448     if ( x<=127919879 ) 
3449        return ((y+8) / 16);
3450      else 
3451        return y;
3452   }
3453 }
3454
3455 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3456 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3457
3458 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3459 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3460 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3461 and by~16 when |k=27|.
3462
3463 @<Multiply |y| by...@>=
3464 k=1;
3465 while ( z>0 ) { 
3466   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3467     z-=spec_log[k];
3468     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3469   }
3470   incr(k);
3471 }
3472
3473 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3474 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3475 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3476
3477 @<Constants ...@>=
3478 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3479 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3480 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3481
3482 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3483 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3484 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3485 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3486 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3487 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3488 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3489
3490 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3491 to be computationally simplest.
3492
3493 @d negate_x 1
3494 @d negate_y 2
3495 @d switch_x_and_y 4
3496 @d first_octant 1
3497 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3498 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3499 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3500 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3501 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3502 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3503 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3504
3505 @c 
3506 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3507   angle z; /* auxiliary register */
3508   integer t; /* temporary storage */
3509   small_number k; /* loop counter */
3510   int octant; /* octant code */
3511   if ( x>=0 ) {
3512     octant=first_octant;
3513   } else { 
3514     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3515   }
3516   if ( y<0 ) { 
3517     negate(y); octant=octant+negate_y;
3518   }
3519   if ( x<y ) { 
3520     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3521   }
3522   if ( x==0 ) { 
3523     @<Handle undefined arg@>; 
3524   } else { 
3525     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3526     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3527   }
3528 }
3529
3530 @ @<Handle undefined arg@>=
3531
3532   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3533 @.angle(0,0)...zero@>
3534   help2("The `angle' between two identical points is undefined.")
3535        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3536   mp_error(mp); 
3537   return 0;
3538 }
3539
3540 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3541 switch (octant) {
3542 case first_octant: return z;
3543 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3544 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3545 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3546 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3547 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3548 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3549 case eighth_octant: return (-z);
3550 }; /* there are no other cases */
3551 return 0
3552
3553 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3554 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3555 will be made.
3556
3557 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3558 while ( x>=fraction_two ) { 
3559   x=halfp(x); y=halfp(y);
3560 }
3561 z=0;
3562 if ( y>0 ) { 
3563  while ( x<fraction_one ) { 
3564     x+=x; y+=y; 
3565  };
3566  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3567 }
3568
3569 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3570 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3571 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3572 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3573 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3574 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3575 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3576 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3577 @^Meggitt, John E.@>
3578 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3579
3580 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3581 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3582 there is no chance of integer overflow.
3583
3584 @<Increase |z|...@>=
3585 k=0;
3586 do {  
3587   y+=y; incr(k);
3588   if ( y>x ){ 
3589     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3590   };
3591 } while (k!=15);
3592 do {  
3593   y+=y; incr(k);
3594   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3595 } while (k!=26)
3596
3597 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3598 and cosine of that angle. The results of this routine are
3599 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3600
3601 @<Glob...@>=
3602 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3603
3604 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3605 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3606 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3607 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3608 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3609 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3610
3611 @c 
3612 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3613                                        and cosine */ 
3614   small_number k; /* loop control variable */
3615   int q; /* specifies the quadrant */
3616   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3617   integer x,y,t; /* temporary registers */
3618   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3619   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3620   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3621   x=fraction_one; y=x;
3622   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3623   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3624   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3625   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3626   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3627   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3628 }
3629
3630 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3631
3632 @<Convert |(x,...@>=
3633 switch (q) {
3634 case 0: break;
3635 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3636 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3637 case 3: negate(x); break;
3638 case 4: negate(x); negate(y); break;
3639 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3640 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3641 case 7: negate(y); break;
3642 } /* there are no other cases */
3643
3644 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3645 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3646 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3647 |spec_atan[27]| would be required.
3648
3649 @<Subtract angle |z|...@>=
3650 k=1;
3651 while ( z>0 ){ 
3652   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3653     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3654     x=t+y / two_to_the(k);
3655     y=y-t / two_to_the(k);
3656   }
3657   incr(k);
3658 }
3659 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3660
3661 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3662 by considering random number generation.
3663 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3664 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3665 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3666
3667 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3668 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3669 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3670 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3671 been consumed.
3672 The global variable |random_seed| was introduced in version 0.9,
3673 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3674 random seed is system-dependant. The initialization code below will initialize
3675 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3676 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3677 multiple MetaPost processes within the same second.
3678 @^system dependencies@>
3679
3680 @<Glob...@>=
3681 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3682 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3683 scaled random_seed; /* the default random seed */
3684
3685 @ @<Option variables@>=
3686 int random_seed;
3687
3688 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3689 mp->random_seed = (scaled)opt->random_seed;
3690
3691 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3692 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3693
3694 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3695   else decr(mp->j_random); }
3696
3697 @c 
3698 void mp_new_randoms (MP mp) {
3699   int k; /* index into |randoms| */
3700   fraction x; /* accumulator */
3701   for (k=0;k<=23;k++) { 
3702    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3703     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3704     mp->randoms[k]=x;
3705   }
3706   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3707     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3708     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3709     mp->randoms[k]=x;
3710   }
3711   mp->j_random=54;
3712 }
3713
3714 @ @<Declarations@>=
3715 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3716
3717 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3718
3719 @c 
3720 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3721   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3722   int i; /* index into |randoms| */
3723   j=abs(seed);
3724   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3725   k=1;
3726   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3727     jj=k; k=j-k; j=jj;
3728     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3729     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3730   }
3731   mp_new_randoms(mp); 
3732   mp_new_randoms(mp); 
3733   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3734 }
3735
3736 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3737 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3738
3739 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3740 with about half the probability that it will produce any other particular
3741 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3742
3743 @c 
3744 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3745   scaled y; /* trial value */
3746   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3747   if ( y==abs(x) ) return 0;
3748   else if ( x>0 ) return y;
3749   else return (-y);
3750 }
3751
3752 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3753 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3754 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3755
3756 @c 
3757 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3758   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3759   do { 
3760     do {  
3761       next_random;
3762       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3763       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3764       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3765     } while (abs(x)>=u);
3766     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3767     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3768   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3769   return x;
3770 }
3771
3772 @* \[9] Packed data.
3773 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3774 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3775 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3776 quarter of the size used for storing integers.
3777
3778 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3779 fields that can be referred to as follows:
3780 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3781 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3782 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3783 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3784 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3785   field)\cr
3786 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3787   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3788 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3789 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3790 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3791 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3792 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3793
3794 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3795 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3796
3797 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3798 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3799
3800 @<Check the ``constant''...@>=
3801 if (mp->ini_version) {
3802   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3803 } else {
3804   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3805 }
3806 if ( max_quarterword<255 ) mp->bad=9;
3807 if ( max_halfword<65535 ) mp->bad=10;
3808 if ( max_quarterword>max_halfword ) mp->bad=11;
3809 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3810 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3811
3812 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3813 from quarterwords. These are legacy macros.
3814 @^system dependencies@>
3815
3816 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3817 @d qi(A) (A) /* to store eight bits in a quarterword */
3818
3819 @ The reader should study the following definitions closely:
3820 @^system dependencies@>
3821
3822 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3823
3824 @<Types...@>=
3825 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3826 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3827 typedef union {
3828   struct {
3829     halfword RH, LH;
3830   } v;
3831   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3832     halfword junk;
3833     quarterword B0, B1;
3834   } u;
3835 } two_halves;
3836 typedef struct {
3837   struct {
3838     quarterword B2, B3, B0, B1;
3839   } u;
3840 } four_quarters;
3841 typedef union {
3842   two_halves hh;
3843   integer cint;
3844   four_quarters qqqq;
3845 } memory_word;
3846 #define b0 u.B0
3847 #define b1 u.B1
3848 #define b2 u.B2
3849 #define b3 u.B3
3850 #define rh v.RH
3851 #define lh v.LH
3852
3853 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3854 what type it is; so we print it in all modes.
3855 @^dirty \PASCAL@>@^debugging@>
3856
3857 @c 
3858 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3859   /* prints |w| in all ways */
3860   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, ' ');
3861   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, ' '); 
3862   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3863   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, '='); 
3864   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, ':');
3865   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, ';'); 
3866   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, ' ');
3867   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, ':'); 
3868   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, ':');
3869   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, ':'); 
3870   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3871 }
3872
3873
3874 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3875
3876 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3877 can readily be transported into environments that do not have automatic
3878 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3879 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3880 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3881 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3882
3883 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3884 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3885 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3886 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3887 index represents a null pointer.
3888
3889 @d null 0 /* the null pointer */
3890 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3891
3892
3893 @<Types...@>=
3894 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3895
3896 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3897 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3898 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3899 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3900 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3901 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3902 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3903 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3904 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3905 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3906 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3907
3908 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3909 of preloaded format files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3910 @.INIMP@>
3911 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3912 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3913 are always used for single-word nodes.
3914
3915 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3916 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3917
3918 @<Glob...@>=
3919 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3920 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3921 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3922
3923
3924
3925 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3926 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,A,B)
3927 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,A,B)
3928 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3929 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3930
3931 @<Declare helpers@>=
3932 void mp_xfree (void *x);
3933 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3934 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3935 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3936
3937 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3938 |size_t| is at least 31bits wide.
3939
3940 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3941
3942 @c
3943 void mp_xfree (void *x) {
3944   if (x!=NULL) free(x);
3945 }
3946 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3947   void *w ; 
3948   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3949     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3950     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3951   }
3952   w = realloc (p,(nmem*size));
3953   if (w==NULL) {
3954     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3955     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3956   }
3957   return w;
3958 }
3959 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3960   void *w;
3961   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3962     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3963     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3964   }
3965   w = malloc (nmem*size);
3966   if (w==NULL) {
3967     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3968     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3969   }
3970   return w;
3971 }
3972 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3973   char *w; 
3974   if (s==NULL)
3975     return NULL;
3976   w = strdup(s);
3977   if (w==NULL) {
3978     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3979     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3980   }
3981   return w;
3982 }
3983
3984
3985
3986 @<Allocate or initialize ...@>=
3987 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3988 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3989
3990 @ @<Dealloc variables@>=
3991 xfree(mp->mem);
3992
3993 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
3994 can use optional special features that keep track of current and
3995 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
3996 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
3997 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
3998
3999 @<Glob...@>=
4000 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
4001
4002 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
4003 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
4004 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
4005 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
4006 |two_halves|, and we write |info(p)| and |link(p)| for the |lh|
4007 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
4008 free locations form a linked list
4009 $$|avail|,\;\hbox{|link(avail)|},\;\hbox{|link(link(avail))|},\;\ldots$$
4010 terminated by |null|.
4011
4012 @d link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
4013 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
4014
4015 @<Glob...@>=
4016 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
4017 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
4018
4019 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
4020 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
4021 later that try to help pinpoint the trouble.
4022
4023 @c 
4024 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>;
4025 @<Declare the procedure called |runaway|@>
4026
4027 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
4028 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
4029 @^inner loop@>
4030
4031 @c 
4032 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4033   pointer p; /* the new node being got */
4034   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4035   if ( p!=null ) {
4036     mp->avail=link(mp->avail); /* and pop it off */
4037   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4038     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4039   } else { 
4040     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4041     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4042       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4043       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4044       /* quit; all one-word nodes are busy */
4045 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4046     }
4047   }
4048   link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4049   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4050   return p;
4051 };
4052
4053 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4054
4055 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4056   { link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4057
4058 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4059 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4060 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4061 @^inner loop@>
4062
4063 @d fast_get_avail(A) { 
4064   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4065   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4066   else { mp->avail=link((A)); link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4067   }
4068
4069 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4070 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4071 pointed to by the roving pointer |rover|.
4072
4073 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4074 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4075 the second word contains the two pointers for double linking.
4076
4077 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4078 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4079 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4080 of its other fields and its other words.
4081
4082 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4083 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4084
4085 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4086 @d is_empty(A)   (link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4087 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4088 @d llink(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4089 @d rlink(A)   link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4090
4091 @<Glob...@>=
4092 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4093
4094 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4095 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4096 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4097 space exists.
4098
4099 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4100 areas and returns the value |max_halfword|.
4101
4102 @<Internal library declarations@>=
4103 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4104
4105 @ @c 
4106 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4107   pointer p; /* the node currently under inspection */
4108   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4109   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4110   integer t,tt; /* temporary registers */
4111 @^inner loop@>
4112  RESTART: 
4113   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4114   do {  
4115     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4116      and |goto found| if allocation was possible@>;
4117     if (rlink(p)==null || rlink(p)==p) {
4118       print_err("Free list garbled");
4119       help3("I found an entry in the list of free nodes that links")
4120        ("badly. I will try to ignore the broken link, but something")
4121        ("is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4122           mp_error(mp);
4123       rlink(p)=mp->rover;
4124     }
4125         p=rlink(p); /* move to the next node in the ring */
4126   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4127   if ( s==010000000000 ) { 
4128     return max_halfword;
4129   };
4130   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4131     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4132       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4133     }
4134   }
4135   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4136   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4137 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4138 FOUND: 
4139   link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4140   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4141   return r;
4142 }
4143
4144 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4145 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4146 a new node into the available-space list. This method of controlled
4147 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4148 implemented on ``virtual memory'' systems.
4149 @^virtual memory@>
4150
4151 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4152
4153   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4154     t=mp->lo_mem_max+1000;
4155   } else {
4156     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4157     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4158   }
4159   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4160   p=llink(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rlink(p)=q; llink(mp->rover)=q;
4161   rlink(q)=mp->rover; llink(q)=p; link(q)=empty_flag; 
4162   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4163   mp->lo_mem_max=t; link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4164   mp->rover=q; 
4165   goto RESTART;
4166 }
4167
4168 @ @<Try to allocate...@>=
4169 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4170 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4171   t=rlink(q); tt=llink(q);
4172 @^inner loop@>
4173   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4174   llink(t)=tt; rlink(tt)=t;
4175   q=q+node_size(q);
4176 }
4177 r=q-s;
4178 if ( r>p+1 ) {
4179   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4180 }
4181 if ( r==p ) { 
4182   if ( rlink(p)!=p ) {
4183     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4184   }
4185 }
4186 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4187
4188 @ @<Allocate from the top...@>=
4189
4190   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4191   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4192   goto FOUND;
4193 }
4194
4195 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4196
4197 @<Allocate entire...@>=
4198
4199   mp->rover=rlink(p); t=llink(p);
4200   llink(mp->rover)=t; rlink(t)=mp->rover;
4201   goto FOUND;
4202 }
4203
4204 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4205 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4206 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4207
4208 @<Internal library declarations@>=
4209 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4210
4211 @ @c 
4212 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4213   liberation */
4214   pointer q; /* |llink(rover)| */
4215   node_size(p)=s; link(p)=empty_flag;
4216 @^inner loop@>
4217   q=llink(mp->rover); llink(p)=q; rlink(p)=mp->rover; /* set both links */
4218   llink(mp->rover)=p; rlink(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4219   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4220 }
4221
4222 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4223 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4224 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4225 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rlink(rover)|, etc.
4226
4227 @c 
4228 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4229   by location */
4230   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4231   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4232   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4233   p=rlink(mp->rover); rlink(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4234   while ( p!=old_rover ) {
4235     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4236      and advance |p| to |rlink(p)|@>;
4237   }
4238   p=mp->rover;
4239   while ( rlink(p)!=max_halfword ) { 
4240     llink(rlink(p))=p; p=rlink(p);
4241   };
4242   rlink(p)=mp->rover; llink(mp->rover)=p;
4243 }
4244
4245 @ The following |while| loop is guaranteed to
4246 terminate, since the list that starts at
4247 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4248
4249 @<Sort |p|...@>=
4250 if ( p<mp->rover ) { 
4251   q=p; p=rlink(q); rlink(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4252 } else  { 
4253   q=mp->rover;
4254   while ( rlink(q)<p ) q=rlink(q);
4255   r=rlink(p); rlink(p)=rlink(q); rlink(q)=p; p=r;
4256 }
4257
4258 @* \[11] Memory layout.
4259 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4260 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4261 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4262 two-word dummy token whose second word is zero.
4263 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4264 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4265 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4266 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4267
4268 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4269 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4270 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4271 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4272 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4273 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4274 @d test_pen (inf_val+2)
4275   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4276 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4277 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4278   allocated word in the variable-size |mem| */
4279 @#
4280 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4281 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4282 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4283 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4284 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4285   the one-word |mem| */
4286
4287 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4288 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4289
4290 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4291 @^data structure assumptions@>
4292 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4293 link(mp->rover)=empty_flag;
4294 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4295 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
4296 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4297 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4298 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4299   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4300 }
4301 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4302 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4303 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4304 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4305 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4306
4307 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4308 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4309 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4310 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4311 nodes, until coming to a |null| pointer.
4312 @^inner loop@>
4313
4314 @c 
4315 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4316   pointer q,r; /* list traversers */
4317   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4318     r=p;
4319     do {  
4320       q=r; r=link(r); 
4321       decr(mp->dyn_used);
4322       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4323     } while (r!=sentinel);
4324   /* now |q| is the last node on the list */
4325     link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4326   }
4327 }
4328 @#
4329 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4330   pointer q; /* the node being recycled */
4331   while ( p!=null ){ 
4332     q=p; p=link(p);
4333     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4334       mp_free_node(mp, q,2);
4335     else 
4336       free_avail(q);
4337   }
4338 }
4339
4340 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4341 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4342 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4343 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4344 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4345 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4346 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4347 @^debugging@>
4348 are debugging.)
4349
4350 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4351 unsigned chars here.
4352
4353 @<Glob...@>=
4354 unsigned char *free; /* free cells */
4355 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4356 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4357   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4358 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4359
4360 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4361 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4362 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4363
4364 @ @<Dealloc variables@>=
4365 xfree(mp->free);
4366 xfree(mp->was_free);
4367
4368 @ @<Allocate or ...@>=
4369 mp->was_mem_end=0; /* indicate that everything was previously free */
4370 mp->was_lo_max=0; mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4371 mp->panicking=false;
4372
4373 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4374 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4375
4376 @ @c
4377 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4378    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4379    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4380    if (mp->mem) {
4381          int newarea = l-mp->mem_max;
4382      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4383      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4384    } else {
4385      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4386      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4387    }
4388    mp->mem_max = l;
4389    if (mp->ini_version) 
4390      mp->mem_top = l;
4391 }
4392
4393
4394
4395 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4396 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4397 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4398
4399 @c 
4400 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4401   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4402   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4403   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4404     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4405   }
4406   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4407     mp->free[p]=false; /* ditto */
4408   }
4409   @<Check single-word |avail| list@>;
4410   @<Check variable-size |avail| list@>;
4411   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4412   @<Check the list of linear dependencies@>;
4413   if ( print_locs ) {
4414     @<Print newly busy locations@>;
4415   }
4416   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4417   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4418   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4419   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4420 }
4421
4422 @ @<Check single-word...@>=
4423 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4424 while ( p!=null ) { 
4425   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4426   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4427   if ( clobbered ) { 
4428     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4429 @.AVAIL list clobbered...@>
4430     mp_print_int(mp, q); break;
4431   }
4432   mp->free[p]=true; q=p; p=link(q);
4433 }
4434
4435 @ @<Check variable-size...@>=
4436 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4437 do {  
4438   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4439   else if ( (rlink(p)>=mp->lo_mem_max)||(rlink(p)<0) ) clobbered=true;
4440   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4441    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (llink(rlink(p))!=p) ) clobbered=true;
4442   if ( clobbered ) { 
4443     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4444 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4445     mp_print_int(mp, q); break;
4446   }
4447   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4448     if ( mp->free[q] ) { 
4449       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4450 @.Doubly free location...@>
4451       mp_print_int(mp, q); break;
4452     }
4453     mp->free[q]=true;
4454   }
4455   q=p; p=rlink(p);
4456 } while (p!=mp->rover)
4457
4458
4459 @ @<Check flags...@>=
4460 p=0;
4461 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4462   if ( is_empty(p) ) {
4463     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4464 @.Bad flag...@>
4465   }
4466   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4467   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4468 }
4469
4470 @ @<Print newly busy...@>=
4471
4472   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4473   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4474 @.New busy locs@>
4475   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4476     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4477       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4478     }
4479   }
4480   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4481     if ( ! mp->free[p] &&
4482         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4483       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4484     }
4485   }
4486   @<Finish printing new busy locations@>;
4487 }
4488
4489 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4490 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4491 |r| is the start of the block containing |q|.
4492
4493 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4494
4495   if ( p>q+1 ) { 
4496     if ( q>r ) { 
4497       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4498     }
4499     mp_print_char(mp, ' '); mp_print_int(mp, p);
4500     r=p;
4501   }
4502   q=p;
4503 }
4504
4505 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4506 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4507
4508 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4509 if ( q>r ) { 
4510   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4511 }
4512
4513 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4514 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4515 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4516 @^dirty \PASCAL@>
4517 undefined in \PASCAL, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4518 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4519 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4520 drops are tolerable.
4521
4522 @c
4523 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4524   integer q; /* current position being searched */
4525   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4526     if ( link(q)==p ){ 
4527       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4528     }
4529     if ( info(q)==p ) { 
4530       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4531     }
4532   }
4533   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4534     if ( link(q)==p ) {
4535       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4536     }
4537     if ( info(q)==p ) {
4538       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4539     }
4540   }
4541   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4542 }
4543
4544 @* \[12] The command codes.
4545 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4546 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4547 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4548 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4549 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4550 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4551 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4552 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4553 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4554 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4555 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4556 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4557 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4558 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4559 critical.
4560
4561 The ordering of the highest-numbered commands
4562 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4563 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4564 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4565 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4566
4567 At any rate, here is the list, for future reference.
4568
4569 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4570 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4571 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4572 @d max_pre_command mpx_break
4573 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4574 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi} */
4575 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4576 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4577 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4578 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4579 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4580 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4581 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4582 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4583 @d min_command (defined_macro+1)
4584 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4585 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4586 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4587 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4588 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4589 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4590 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4591 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4592 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4593 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4594 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4595 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4596 @d mp_random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4597 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4598 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4599 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4600 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4601                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4602 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4603 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc. */
4604 @d max_statement_command type_name
4605 @d min_primary_command type_name
4606 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4607 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4608 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4609 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4610 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4611 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4612 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4613 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4614 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4615 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4616 @d min_suffix_token internal_quantity
4617 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4618 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4619 @d max_suffix_token numeric_token
4620 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4621 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4622 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4623 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4624 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4625 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4626 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4627 @d min_expression_command left_brace
4628 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4629 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4630 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4631 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4632 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4633 @d max_expression_command equals
4634 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4635 @d min_secondary_command and_command
4636 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4637 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4638 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4639 @d max_secondary_command secondary_binary
4640 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4641 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4642 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4643 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4644 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4645 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4646 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4647 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4648 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4649 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4650 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4651 @d thing_to_add 69
4652   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4653 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4654 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4655 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4656 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4657 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4658 @d lig_kern_token 75
4659   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}, etc. */
4660 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4661 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4662 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4663 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4664 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4665 @#
4666 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4667 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4668 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4669 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4670 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4671 @d max_command_code stop
4672 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4673
4674 @<Types...@>=
4675 typedef int command_code;
4676
4677 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4678 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4679 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4680 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4681 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4682 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4683 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4684 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4685 and |string_type| in that order.
4686  
4687 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4688 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4689 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4690   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4691
4692 @<Types...@>=
4693 enum mp_variable_type {
4694 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4695 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4696 mp_unknown_boolean,
4697 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4698 mp_unknown_string,
4699 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4700 mp_unknown_pen,
4701 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4702 mp_unknown_path,
4703 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4704 mp_unknown_picture,
4705 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4706 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4707 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4708 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4709 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4710 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4711 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4712 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4713 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4714 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4715 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4716 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4717 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4718 } ;
4719
4720 @ @<Declarations@>=
4721 void mp_print_type (MP mp,small_number t) ;
4722
4723 @ @<Basic printing procedures@>=
4724 void mp_print_type (MP mp,small_number t) { 
4725   switch (t) {
4726   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4727   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4728   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4729   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4730   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4731   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4732   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4733   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4734   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4735   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4736   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4737   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4738   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4739   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4740   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4741   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4742   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4743   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4744   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4745   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4746   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4747   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4748   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4749   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4750   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4751   }
4752 }
4753
4754 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4755 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4756 here; they will be explained in more detail later.
4757
4758 @<Types...@>=
4759 enum mp_name_type {
4760  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4761  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4762  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4763  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4764  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4765  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4766  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4767  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4768  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4769  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4770  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4771  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4772  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4773  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4774  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4775  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4776  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4777  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4778  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4779  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4780  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4781 };
4782
4783 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4784 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4785 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4786 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4787 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4788 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4789 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4790 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4791 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4792 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4793 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4794 values they test for.
4795
4796 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4797 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4798 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4799 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4800 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4801 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4802 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4803 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4804 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4805 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4806 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4807 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4808 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4809 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4810 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4811 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4812 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4813 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4814 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4815 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4816 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4817 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4818 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4819 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4820 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4821 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4822 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4823 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4824 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4825 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4826 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4827 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4828 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4829 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4830 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4831 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4832 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4833 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4834 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4835 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4836 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4837 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4838 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4839 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4840 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4841 @d m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4842 @d m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4843 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4844 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4845 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4846 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4847 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4848 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4849 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4850 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4851 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4852 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4853 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4854 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4855 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4856 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4857 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4858 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4859 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4860 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4861 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4862 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4863 @d times 97 /* operation code for \.* */
4864 @d over 98 /* operation code for \./ */
4865 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4866 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4867 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4868 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4869 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4870 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4871 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4872 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4873 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4874 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4875 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4876 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4877 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4878 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4879 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4880 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4881 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4882 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4883 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4884 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4885 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4886 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4887 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4888 @d min_of substring_of
4889 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4890 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4891 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4892 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4893 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4894 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4895 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4896 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4897 @d envelope_of 130 /* operation code for \{.envelope} */
4898
4899 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4900   if (c<=mp_numeric_type ) {
4901     mp_print_type(mp, c);
4902   } else {
4903     switch (c) {
4904     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4905     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4906     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4907     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4908     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4909     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4910     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4911     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4912     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4913     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4914     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4915     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4916     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4917     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4918     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4919     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4920     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4921     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4922     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4923     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4924     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4925     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4926     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4927     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4928     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4929     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4930     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4931     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4932     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4933     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4934     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4935     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4936     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4937     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4938     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4939     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4940     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4941     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4942     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4943     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4944     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4945     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4946     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4947     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4948     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4949     case m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4950     case m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4951     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4952     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4953     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4954     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4955     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4956     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4957     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4958     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4959     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4960     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4961     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4962     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4963     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4964     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4965     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4966     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4967     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4968     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4969     case plus:mp_print_char(mp, '+'); break;
4970     case minus:mp_print_char(mp, '-'); break;
4971     case times:mp_print_char(mp, '*'); break;
4972     case over:mp_print_char(mp, '/'); break;
4973     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4974     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4975     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4976     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4977     case less_than:mp_print_char(mp, '<'); break;
4978     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4979     case greater_than:mp_print_char(mp, '>'); break;
4980     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4981     case equal_to:mp_print_char(mp, '='); break;
4982     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4983     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4984     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4985     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4986     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4987     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4988     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4989     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4990     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
4991     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
4992     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
4993     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
4994     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
4995     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
4996     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
4997     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
4998     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
4999     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
5000     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
5001     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
5002     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
5003     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
5004     default: mp_print(mp, ".."); break;
5005     }
5006   }
5007 }
5008
5009 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
5010 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
5011
5012 @<Types...@>=
5013 enum mp_given_internal {
5014   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
5015   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
5016   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
5017   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
5018   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
5019   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
5020   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
5021   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
5022   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
5023   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
5024   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
5025   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
5026   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
5027   mp_month, /* the current month (e.g, 3 $\equiv$ March) */
5028   mp_day, /* the current day of the month */
5029   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
5030   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
5031   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
5032   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
5033   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
5034   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
5035   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
5036   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5037   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5038   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5039   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5040   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5041   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5042   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5043   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5044   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5045   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5046   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5047   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5048   mp_restore_clip_color,
5049   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5050   mp_gtroffmode,  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5051 };
5052
5053 @
5054
5055 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5056
5057 @<Glob...@>=
5058 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5059 char **int_name;  /* their names */
5060 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5061 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5062 boolean troff_mode; 
5063
5064 @ @<Option variables@>=
5065 int troff_mode; 
5066
5067 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5068 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5069 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5070 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5071 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5072
5073 @ @<Exported function ...@>=
5074 int mp_troff_mode(MP mp);
5075
5076 @ @c
5077 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5078
5079 @ @<Set initial ...@>=
5080 for (k=0;k<= mp->max_internal; k++ ) { 
5081    mp->internal[k]=0; 
5082    mp->int_name[k]=NULL; 
5083 }
5084 mp->int_ptr=max_given_internal;
5085
5086 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5087 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5088 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5089 anywhere else.
5090
5091 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5092 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5093 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5094 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5095 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5096 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5097 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5098 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5099 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5100 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5101 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5102 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5103 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5104 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5105 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5106 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5107 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5108 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5109 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5110 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5111 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5112 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5113 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5114 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5115 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5116 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5117 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5118 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5119 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5120 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5121 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5122 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5123 @:time_}{\&{time} primitive@>
5124 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5125 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5126 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5127 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5128 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5129 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5130 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5131 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5132 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5133 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5134 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5135 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5136 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5137 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5138 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5139 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5140 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5141 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5142 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5143 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5144 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5145 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5146 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5147 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5148 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5149 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5150 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5151 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5152 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5153 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5154 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5155 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5156 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5157 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5158 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5159 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5160 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5161 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5162 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5163 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5164 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5165 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5166
5167 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5168 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5169 the postscript output.
5170
5171 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5172 works because the other possible values passed to |with_option| are
5173 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5174
5175 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5176 the fact that there has not been any kind of color specification by
5177 the user so far in the game.
5178
5179 @<Types...@>=
5180 enum mp_color_model {
5181   mp_no_model=1,
5182   mp_grey_model=3,
5183   mp_rgb_model=5,
5184   mp_cmyk_model=7,
5185   mp_uninitialized_model=9,
5186 };
5187
5188
5189 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5190 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5191 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5192
5193 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5194 printouts.
5195
5196 @<Initialize table...@>=
5197 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5198 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5199 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5200 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5201 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5202 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5203 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5204 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5205 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5206 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5207 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5208 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5209 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5210 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5211 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5212 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5213 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5214 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5215 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5216 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5217 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5218 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5219 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5220 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5221 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5222 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5223 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5224 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5225 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5226 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5227 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5228 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5229 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5230 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5231 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5232 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5233 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5234
5235 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5236 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5237 @^system dependencies@>
5238
5239 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5240 be used after the year 32767.
5241
5242 @c 
5243 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5244   time_t clock = time ((time_t *) 0);
5245   struct tm *tmptr = localtime (&clock);
5246   mp->internal[mp_time]=
5247       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5248   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5249   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5250   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5251 }
5252
5253 @ @<Declarations@>=
5254 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5255
5256 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5257 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5258 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5259 two routines that adjust the destination of print commands:
5260
5261 @<Declarations@>=
5262 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5263 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5264 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) ;
5265
5266 @ @<Basic printing...@>=
5267 @<Declare a function called |true_line|@>;
5268 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5269   mp->old_setting=mp->selector;
5270   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5271     decr(mp->selector);
5272     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5273   }
5274 }
5275 @#
5276 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5277   /* restore proper conditions after tracing */
5278   mp_print_nl(mp, "");
5279   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5280   mp->selector=mp->old_setting;
5281 }
5282
5283
5284
5285 @<Glob...@>=
5286 unsigned int old_setting;
5287
5288 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5289 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5290 |"Cycle spec"|, etc.)
5291
5292 @<Basic printing...@>=
5293 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) { 
5294   mp_begin_diagnostic(mp);
5295   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5296   mp_print(mp, " at line "); 
5297   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5298   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, ':');
5299 }
5300
5301 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5302 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5303 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5304 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5305 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5306
5307 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5308 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5309 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5310 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5311 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5312 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5313 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5314 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5315 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5316 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5317 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5318 @d max_class 20 /* the largest class number */
5319
5320 @<Glob...@>=
5321 int char_class[256]; /* the class numbers */
5322
5323 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5324 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5325 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5326 @^system dependencies@>
5327
5328 @<Set initial ...@>=
5329 for (k='0';k<='9';k++) 
5330   mp->char_class[k]=digit_class;
5331 mp->char_class['.']=period_class;
5332 mp->char_class[' ']=space_class;
5333 mp->char_class['%']=percent_class;
5334 mp->char_class['"']=string_class;
5335 mp->char_class[',']=5;
5336 mp->char_class[';']=6;
5337 mp->char_class['(']=7;
5338 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5339 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5340   mp->char_class[k]=letter_class;
5341 for (k='a';k<='z';k++) 
5342   mp->char_class[k]=letter_class;
5343 mp->char_class['_']=letter_class;
5344 mp->char_class['<']=10;
5345 mp->char_class['=']=10;
5346 mp->char_class['>']=10;
5347 mp->char_class[':']=10;
5348 mp->char_class['|']=10;
5349 mp->char_class['`']=11;
5350 mp->char_class['\'']=11;
5351 mp->char_class['+']=12;
5352 mp->char_class['-']=12;
5353 mp->char_class['/']=13;
5354 mp->char_class['*']=13;
5355 mp->char_class['\\']=13;
5356 mp->char_class['!']=14;
5357 mp->char_class['?']=14;
5358 mp->char_class['#']=15;
5359 mp->char_class['&']=15;
5360 mp->char_class['@@']=15;
5361 mp->char_class['$']=15;
5362 mp->char_class['^']=16;
5363 mp->char_class['~']=16;
5364 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5365 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5366 mp->char_class['{']=19;
5367 mp->char_class['}']=19;
5368 for (k=0;k<' ';k++)
5369   mp->char_class[k]=invalid_class;
5370 mp->char_class['\t']=space_class;
5371 mp->char_class['\f']=space_class;
5372 for (k=127;k<=255;k++)
5373   mp->char_class[k]=invalid_class;
5374
5375 @* \[13] The hash table.
5376 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5377 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5378 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5379 table, it is never removed.
5380
5381 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5382 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5383 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5384 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5385 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5386 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5387 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5388 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5389 hash list, we have |next(p)=0|.
5390
5391 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5392 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5393 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5394 are being kept.
5395
5396 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5397
5398 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5399 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5400 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5401 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5402
5403 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5404 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5405 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5406 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5407 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5408 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5409
5410 @<Glob...@>=
5411 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5412 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5413
5414 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5415 since they are used in error recovery.
5416
5417 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5418 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5419 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5420 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5421 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5422 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5423 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5424 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5425 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5426 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5427 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5428 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5429 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5430 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5431 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5432 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5433 @d hash_end (hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5434
5435 @<Glob...@>=
5436 two_halves *hash; /* the hash table */
5437 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5438
5439 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5440 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5441 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5442
5443 @ @<Dealloc variables@>=
5444 xfree(mp->hash);
5445 xfree(mp->eqtb);
5446
5447 @ @<Set init...@>=
5448 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5449 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5450   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5451 }
5452
5453 @ @<Initialize table entries...@>=
5454 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5455 mp->st_count=0;
5456 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5457 text(frozen_etex)=intern("etex");
5458 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5459 text(frozen_fi)=intern("fi");
5460 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5461 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5462 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5463 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5464 text(frozen_colon)=intern(":");
5465 text(frozen_slash)=intern("/");
5466 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5467 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5468 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5469 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5470
5471 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5472 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5473
5474 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5475 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5476 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5477 will always be found, and the corresponding hash table address
5478 will be returned.
5479
5480 @c 
5481 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5482   integer h; /* hash code */
5483   pointer p; /* index in |hash| array */
5484   pointer k; /* index in |buffer| array */
5485   if (l==1) {
5486     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5487   }
5488   @<Compute the hash code |h|@>;
5489   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5490   while (true)  { 
5491         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5492       break;
5493     if ( next(p)==0 ) {
5494       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5495         make |p| point to it and |break|@>;
5496     }
5497     p=next(p);
5498   }
5499   return p;
5500 };
5501
5502 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5503  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5504
5505
5506 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5507 {
5508 if ( text(p)>0 ) { 
5509   do {  
5510     if ( hash_is_full )
5511       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5512 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5513     decr(mp->hash_used);
5514   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5515   next(p)=mp->hash_used; 
5516   p=mp->hash_used;
5517 }
5518 str_room(l);
5519 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5520   append_char(mp->buffer[k]);
5521 }
5522 text(p)=mp_make_string(mp); 
5523 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5524 incr(mp->st_count);
5525 break;
5526 }
5527
5528
5529 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5530 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5531 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5532 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5533 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5534
5535 @<Compute the hash code |h|@>=
5536 h=mp->buffer[j];
5537 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5538   h=h+h+mp->buffer[k];
5539   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5540 }
5541
5542 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5543 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5544   if ( equiv(q)==p ) { 
5545     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5546     mp_print_int(mp, q); 
5547     mp_print_char(mp, ')');
5548   }
5549 }
5550
5551 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5552 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5553 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5554 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5555 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5556
5557 @c 
5558 void mp_primitive (MP mp, char *ss, halfword c, halfword o) {
5559   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5560   small_number j; /* index into |buffer| */
5561   small_number l; /* length of the string */
5562   str_number s;
5563   s = intern(ss);
5564   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5565   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5566   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5567     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5568   }
5569   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5570   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5571     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5572   };
5573   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5574   equiv(mp->cur_sym)=o;
5575 }
5576
5577
5578 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5579 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5580 as follows:
5581
5582 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5583 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5584 @:.._}{\.{..} primitive@>
5585 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5586 @:[ }{\.{[} primitive@>
5587 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5588 @:] }{\.{]} primitive@>
5589 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5590 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5591 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5592 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5593 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5594 @:: }{\.{:} primitive@>
5595 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5596 @::: }{\.{::} primitive@>
5597 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5598 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5599 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5600 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5601 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5602 @:, }{\., primitive@>
5603 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5604 @:; }{\.; primitive@>
5605 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5606 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5607 @#
5608 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5609 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5610 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5611 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5612 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5613 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5614 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5615 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5616 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5617 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5618 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5619 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5620 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5621  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5622 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5623 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5624 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5625 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5626 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5627 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5628 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5629 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5630 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5631 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5632 @:let_}{\&{let} primitive@>
5633 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5634 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5635 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5636 @:of_}{\&{of} primitive@>
5637 mp_primitive(mp, "randomseed",mp_random_seed,0);
5638 @:mp_random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5639 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5640 @:save_}{\&{save} primitive@>
5641 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5642 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5643 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5644 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5645 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5646 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5647 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5648 @:special}{\&{special} primitive@>
5649 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5650 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5651 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5652 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5653 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5654 @:step_}{\&{step} primitive@>
5655 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5656 @:str_}{\&{str} primitive@>
5657 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5658 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5659 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5660 @:to_}{\&{to} primitive@>
5661 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5662 @:until_}{\&{until} primitive@>
5663 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5664 @:within_}{\&{within} primitive@>
5665 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5666 @:write_}{\&{write} primitive@>
5667
5668 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5669 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5670 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5671 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5672 explained below.
5673
5674 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5675 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5676 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5677 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5678 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5679 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5680 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5681 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5682 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5683 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5684 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5685 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5686 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5687 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5688 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5689 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5690 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5691 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5692 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5693 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5694 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5695 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5696 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5697 case mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5698 case relax:mp_print_char(mp, '\\'); break;
5699 case right_brace:mp_print(mp, "}"); break;
5700 case right_bracket:mp_print(mp, "]"); break;
5701 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5702 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5703 case semicolon:mp_print(mp, ";"); break;
5704 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5705 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5706 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5707                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5708                  mp_print(mp, "special"); break;
5709 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5710 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5711 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5712 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5713 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5714 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5715 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5716
5717 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5718 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5719 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5720 routines that define macros.
5721 It is easy to find where each particular
5722 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5723 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5724
5725 @* \[14] Token lists.
5726 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5727 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5728 @^token@>
5729 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5730 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5731 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5732 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5733 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5734 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5735 one-word node is, of course, clear from the node address.
5736 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5737 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5738 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5739 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5740 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5741 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5742 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5743 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5744 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5745 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5746 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5747 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5748 tokens and parameters of various types.
5749
5750 Note that
5751 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5752 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5753
5754 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5755 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5756 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5757 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5758 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5759 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5760 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5761 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5762
5763 @<Check the ``constant''...@>=
5764 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5765
5766 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5767 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5768
5769 @<Initialize table entries...@>=
5770 link(null)=null; value(null)=0;
5771
5772 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5773
5774 @c 
5775 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5776   pointer p; /* the new node */
5777   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5778   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5779   return p;
5780 }
5781
5782 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5783 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5784 of a token list when it is no longer needed.
5785
5786 @<Declarations@>=
5787 void mp_token_recycle (MP mp);
5788
5789
5790 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5791   pointer q; /* the node being recycled */
5792   while ( p!=null ) { 
5793     q=p; p=link(p);
5794     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5795      free_avail(q);
5796     } else { 
5797       switch (type(q)) {
5798       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5799         break;
5800       case mp_string_type:
5801         delete_str_ref(value(q));
5802         break;
5803       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5804       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5805       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5806       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5807         mp->g_pointer=q; mp_token_recycle(mp);
5808         break;
5809       default: mp_confusion(mp, "token");
5810 @:this can't happen token}{\quad token@>
5811       }
5812       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5813     }
5814   }
5815 }
5816
5817 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5818 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5819 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5820 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5821 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5822 almost nothing catastrophic can happen.
5823
5824 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5825 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5826 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5827 we are printing the two-line context information at the time of an error
5828 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5829 should begin.)
5830
5831 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5832 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5833 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5834 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5835 variable names within a capsule.)
5836 @^recursion@>
5837
5838 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5839 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5840
5841 @<Declarations@>=
5842 void mp_print_capsule (MP mp);
5843
5844 @ @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5845 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5846                          integer null_tally) ;
5847
5848 @ @c
5849 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5850                          integer null_tally) {
5851   small_number class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5852   integer r,v; /* temporary registers */
5853   class=percent_class;
5854   mp->tally=null_tally;
5855   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5856     if ( p==q ) 
5857       @<Do magic computation@>;
5858     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5859       but |return| if there are problems@>;
5860     class=c; p=link(p);
5861   }
5862   if ( p!=null ) 
5863      mp_print(mp, " ETC.");
5864 @.ETC@>
5865   return;
5866 };
5867
5868 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5869 c=letter_class; /* the default */
5870 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5871   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5872 @.CLOBBERED@>
5873 }
5874 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5875   @<Display two-word token@>;
5876 } else { 
5877   r=info(p);
5878   if ( r>=expr_base ) {
5879      @<Display a parameter token@>;
5880   } else {
5881     if ( r<1 ) {
5882       if ( r==0 ) { 
5883         @<Display a collective subscript@>
5884       } else {
5885         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5886 @.IMPOSSIBLE@>
5887       }
5888     } else { 
5889       r=text(r);
5890       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5891         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5892 @.NONEXISTENT@>
5893       } else {
5894        @<Print string |r| as a symbolic token
5895         and set |c| to its class@>;
5896       }
5897     }
5898   }
5899 }
5900
5901 @ @<Display two-word token@>=
5902 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5903   if ( type(p)==mp_known ) {
5904     @<Display a numeric token@>;
5905   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5906     mp_print(mp, " BAD");
5907 @.BAD@>
5908   } else { 
5909     mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, '"');
5910     c=string_class;
5911   }
5912 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5913   mp_print(mp, " BAD");
5914 } else { 
5915   mp->g_pointer=p; mp_print_capsule(mp); c=right_paren_class;
5916 }
5917
5918 @ @<Display a numeric token@>=
5919 if ( class==digit_class ) 
5920   mp_print_char(mp, ' ');
5921 v=value(p);
5922 if ( v<0 ){ 
5923   if ( class==left_bracket_class ) 
5924     mp_print_char(mp, ' ');
5925   mp_print_char(mp, '['); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, ']');
5926   c=right_bracket_class;
5927 } else { 
5928   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5929 }
5930
5931
5932 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5933 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5934 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5935
5936 @<Display a collective subscript@>=
5937 {
5938 if ( class==left_bracket_class ) 
5939   mp_print_char(mp, ' ');
5940 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5941 }
5942
5943 @ @<Display a parameter token@>=
5944 {
5945 if ( r<suffix_base ) { 
5946   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5947 @.EXPR@>
5948 } else if ( r<text_base ) { 
5949   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5950 @.SUFFIX@>
5951 } else { 
5952   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5953 @.TEXT@>
5954 }
5955 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, ')'); c=right_paren_class;
5956 }
5957
5958
5959 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5960
5961 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5962 if ( c==class ) {
5963   switch (c) {
5964   case letter_class:mp_print_char(mp, '.'); break;
5965   case isolated_classes: break;
5966   default: mp_print_char(mp, ' '); break;
5967   }
5968 }
5969 mp_print_str(mp, r);
5970 }
5971
5972 @ The following procedures have been declared |forward| with no parameters,
5973 because the author dislikes \PASCAL's convention about |forward| procedures
5974 with parameters. It was necessary to do something, because |show_token_list|
5975 is recursive (although the recursion is limited to one level), and because
5976 |flush_token_list| is syntactically (but not semantically) recursive.
5977 @^recursion@>
5978
5979 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5980 void mp_print_capsule (MP mp) { 
5981   mp_print_char(mp, '('); mp_print_exp(mp, mp->g_pointer,0); mp_print_char(mp, ')');
5982 };
5983 @#
5984 void mp_token_recycle (MP mp) { 
5985   mp_recycle_value(mp, mp->g_pointer);
5986 };
5987
5988 @ @<Glob...@>=
5989 pointer g_pointer; /* (global) parameter to the |forward| procedures */
5990
5991 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5992 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5993
5994 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5995 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5996 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5997 |ref_count| field.
5998 @^reference counts@>
5999
6000 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
6001 formal parameters. They either contain a code word that specifies all
6002 of the parameters, or they contain zero or more parameter tokens followed
6003 by the code `|general_macro|'.
6004
6005 @d ref_count info
6006   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
6007 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
6008 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
6009 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
6010 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
6011 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
6012 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
6013 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
6014   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
6015 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
6016 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
6017
6018 @c 
6019 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
6020   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
6021     losing one reference */
6022   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
6023   else decr(ref_count(p));
6024 }
6025
6026 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
6027 reference count.
6028
6029 @c 
6030 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>;
6031 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
6032   pointer r; /* temporary storage */
6033   p=link(p); /* bypass the reference count */
6034   while ( info(p)>text_macro ){ 
6035     r=link(p); link(p)=null;
6036     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); link(p)=r; p=r;
6037     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
6038   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
6039 @.ETC@>
6040   mp->tally=0;
6041   switch(info(p)) {
6042   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
6043 @.->@>
6044   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
6045     mp_print_char(mp, '<');
6046     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
6047     mp_print(mp, ">->");
6048     break;
6049   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
6050   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
6051   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
6052   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
6053   } /* there are no other cases */
6054   mp_show_token_list(mp, link(p),q,l-mp->tally,0);
6055 }
6056
6057 @* \[15] Data structures for variables.
6058 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6059 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6060 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6061 example, `\.{boolean} \.{x20a.b}'. It's time for us to study how such
6062 things are represented inside of the computer.
6063
6064 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6065 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6066 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6067 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6068 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6069 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6070 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6071 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6072 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6073 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6074 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6075 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6076 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6077
6078 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6079 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6080 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6081 whose contents should not be touched.
6082
6083 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6084 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6085 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6086 contain structural information, as we shall see.
6087
6088 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6089 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6090 @d subscr_head(A)   link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6091 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6092
6093 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6094 and |value| fields as described above, and the third word contains
6095 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6096 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6097 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6098 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6099 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6100 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6101 arranged in increasing order, so that |attr_loc(link(p))>attr_loc(p)|. The
6102 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6103 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6104 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6105 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6106 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node is either
6107 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6108 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6109 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6110 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6111 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6112 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6113 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6114
6115 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6116 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6117 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6118 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6119 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6120 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6121 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6122
6123 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6124 is the hash address of the token that names this value.
6125
6126 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6127 enough threads running around so that the program is able to move easily
6128 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6129 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6130 description, since that will help to firm up the ideas.)
6131 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6132 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6133 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6134 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6135 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6136 node with |name_type(p)=root| and |link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6137 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6138 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6139 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6140 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6141 |name_type(q)=mp_structured_root| and |link(q)=q1|, where |q1| points
6142 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6143 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6144 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6145 |qq| is a value node with |type(qq)=mp_numeric_type| (assuming that \.{x5} is
6146 numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' with no further attributes),
6147 |name_type(qq)=mp_structured_root|, and
6148 |link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6149 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6150 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6151 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6152 |parent(qq1)=q1|, and |link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6153 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6154 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |link(qq2)=end_attr|.
6155 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6156  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6157 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6158 and |link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6159 see if you can guess what |link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6160 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6161 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6162 and we finish things off with three more nodes
6163 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6164 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6165 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6166
6167 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6168 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6169 things work out in practice.
6170
6171 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6172 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6173 type information when many elements of an array are identical macros
6174 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6175 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6176 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6177 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6178 information in their collective subscript attributes.
6179
6180 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6181 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6182 @d parent(A) link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6183 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6184 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6185 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6186 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6187 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6188
6189 @<Initialize table...@>=
6190 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6191
6192 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6193 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6194 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6195 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6196 to this four-word node.
6197
6198 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6199 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6200 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6201 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6202 Finally, variables of type \&{color} have three values in six words
6203 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6204
6205 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6206 is temporarily replaced by |saved_root|.
6207
6208 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6209 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6210
6211 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6212 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6213 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6214 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6215 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6216 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6217 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6218 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6219 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6220 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6221 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6222 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6223 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6224 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6225 @#
6226 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6227 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6228 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6229 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6230
6231 @<Glob...@>=
6232 small_number big_node_size[mp_pair_type+1];
6233 small_number sector0[mp_pair_type+1];
6234 small_number sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6235
6236 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6237 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6238 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6239 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6240 big node.
6241
6242 @<Set init...@>=
6243 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6244 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6245 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6246 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6247 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6248 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6249 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6250 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6251 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6252   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6253 }
6254 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6255   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6256 }
6257 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6258   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6259 }
6260
6261 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6262 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6263 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6264 |mp_independent|.
6265
6266 @c 
6267 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6268   pointer q; /* the new node */
6269   small_number s; /* its size */
6270   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6271   do {  
6272     s=s-2; 
6273     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6274     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6275     link(q+s)=null;
6276   } while (s!=0);
6277   link(q)=p; value(p)=q;
6278 }
6279
6280 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6281 identity transformation.
6282
6283 @c 
6284 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6285   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6286   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6287   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6288   r=q+transform_node_size;
6289   do {  
6290     r=r-2;
6291     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6292   } while (r!=q);
6293   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6294   value(yy_part_loc(q))=unity;
6295   return p;
6296 }
6297
6298 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6299 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6300 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6301
6302 @c 
6303 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6304   pointer p; /* the new node */
6305   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6306   link(p)=x; equiv(x)=p;
6307 }
6308
6309 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6310 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6311 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6312
6313 @<Declarations@>=
6314 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6315
6316 @ @c 
6317 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6318   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6319   pointer r; /* temporary for token list creation */
6320   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6321     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6322       case of a capsule@>;
6323   }
6324   q=null;
6325   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6326     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6327      and replacing |p| by its parent@>;
6328   }
6329   r=mp_get_avail(mp); info(r)=link(p); link(r)=q;
6330   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6331 @.SAVED@>
6332   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6333   mp_flush_token_list(mp, r);
6334 }
6335
6336 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6337
6338   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6339     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6340     do {  
6341       p=link(p);
6342     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6343   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6344     p=link(p); goto FOUND;
6345   } else { 
6346     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6347 @:this can't happen var}{\quad var@>
6348     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6349   }
6350   link(r)=q; q=r;
6351 FOUND:  
6352   p=parent(p);
6353 }
6354
6355 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6356 { switch (name_type(p)) {
6357   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, 'x'); break;
6358   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, 'y'); break;
6359   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6360   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6361   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6362   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6363   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6364   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6365   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6366   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6367   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6368   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6369   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6370   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6371   case mp_capsule: 
6372     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6373     break;
6374 @.CAPSULE@>
6375   } /* there are no other cases */
6376   mp_print(mp, "part "); 
6377   p=link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6378 }
6379
6380 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6381 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6382
6383 @c 
6384 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6385   small_number t; /* a |name_type| */
6386   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6387     return true;
6388   } else { 
6389     t=name_type(p);
6390     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6391       t=name_type(link(p-mp->sector_offset[t]));
6392     return (t!=mp_capsule);
6393   }
6394 }
6395
6396 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6397 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6398 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6399 |subscr|, or |attr|.
6400
6401 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6402 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6403 |value| or |type| fields changed in any way.
6404
6405 @c 
6406 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6407   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6408   switch (name_type(p)) {
6409   case mp_root: 
6410     q=link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6411     break;
6412   case mp_subscr: 
6413     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6414     break;
6415   case mp_attr: 
6416     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6417     break;
6418   default: 
6419     mp_confusion(mp, "struct");
6420 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6421     break;
6422   }
6423   link(r)=link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6424   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6425   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6426   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; link(q)=end_attr;
6427   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6428   return r;
6429 };
6430
6431 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6432
6433   q=p;
6434   do {  
6435     q=link(q);
6436   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6437   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |link(r)=subscr_head(q)| */
6438   do {  
6439     q=r; r=link(r);
6440   } while (r!=p);
6441   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6442   link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6443 }
6444
6445 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6446 node~|p|, so we must change both of them.
6447
6448 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6449
6450   q=parent(p); r=attr_head(q);
6451   do {  
6452     q=r; r=link(r);
6453   } while (r!=p);
6454   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(q)=r;
6455   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6456   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6457     q=subscr_head_loc(parent(p));
6458     while ( link(q)!=p ) q=link(q);
6459     link(q)=r;
6460   }
6461 }
6462
6463 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6464 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6465 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6466 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6467 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6468 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6469 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6470 arise with respect to updating the collective subscript information.
6471
6472 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6473 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6474 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6475 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6476
6477 @d abort_find { return null; }
6478
6479 @c 
6480 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6481   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6482   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6483   integer n; /* subscript or attribute */
6484   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6485 @^inner loop@>
6486   p=info(t); t=link(t);
6487   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6488   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6489   p=equiv(p); pp=p;
6490   while ( t!=null ) { 
6491     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6492     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6493       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6494     } else {
6495       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6496     }
6497     t=link(t);
6498   }
6499   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6500     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6501   }
6502   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6503   if ( type(p)==undefined ) { 
6504     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6505     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6506   };
6507   return p;
6508 }
6509
6510 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6511 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6512 values.
6513
6514 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6515 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6516   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6517   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6518   if ( p==pp ) p=ss;
6519   pp=ss;
6520 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6521 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6522   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6523
6524 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6525 @^inner loop@>
6526 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6527 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6528 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6529
6530 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6531
6532   n=value(t);
6533   pp=link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6534   q=link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6535   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |link(s)=subscr_head(p)| */
6536   do {  
6537     r=s; s=link(s);
6538   } while (n>subscript(s));
6539   if ( n==subscript(s) ) {
6540     p=s;
6541   } else { 
6542     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); link(r)=p; link(p)=s;
6543     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6544   }
6545   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6546 }
6547
6548 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6549
6550   n=info(t);
6551   ss=attr_head(pp);
6552   do {  
6553     rr=ss; ss=link(ss);
6554   } while (n>attr_loc(ss));
6555   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6556     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(rr)=qq; link(qq)=ss;
6557     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6558     parent(qq)=pp; ss=qq;
6559   }
6560   if ( p==pp ) { 
6561     p=ss; pp=ss;
6562   } else { 
6563     pp=ss; s=attr_head(p);
6564     do {  
6565       r=s; s=link(s);
6566     } while (n>attr_loc(s));
6567     if ( n==attr_loc(s) ) {
6568       p=s;
6569     } else { 
6570       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(r)=q; link(q)=s;
6571       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6572       parent(q)=p; p=q;
6573     }
6574   }
6575 }
6576
6577 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6578 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6579 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6580 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6581 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6582 variable structure.
6583
6584 This routine has some complexity because of examples such as
6585 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6586 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6587 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6588 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6589 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6590 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6591 @^recursion@>
6592
6593 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6594 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6595 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6596
6597 @<Declarations@>=
6598 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6599 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6600 @<Declare the recycling subroutines@>
6601 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6602 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6603
6604 @ @c 
6605 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6606   pointer q,r; /* list manipulation */
6607   halfword n; /* attribute to match */
6608   while ( t!=null ) { 
6609     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6610     n=info(t); t=link(t);
6611     if ( n==collective_subscript ) { 
6612       r=subscr_head_loc(p); q=link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6613       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6614         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6615         if ( t==null ) {
6616           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6617           else  { link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6618         } else {
6619           r=q;
6620         }
6621         q=link(r);
6622       }
6623     }
6624     p=attr_head(p);
6625     do {  
6626       r=p; p=link(p);
6627     } while (attr_loc(p)<n);
6628     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6629   }
6630   if ( discard_suffixes ) {
6631     mp_flush_below_variable(mp, p);
6632   } else { 
6633     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6634     mp_recycle_value(mp, p);
6635   }
6636 }
6637
6638 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6639 which becomes undefined.
6640
6641 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6642 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6643
6644 @ @c
6645 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6646    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6647   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6648     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6649   } else { 
6650     q=subscr_head(p);
6651     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6652       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q);
6653       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6654     }
6655     r=attr_head(p); q=link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6656     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6657     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6658     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6659     do {  
6660       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6661     } while (q!=end_attr);
6662     type(p)=undefined;
6663   }
6664 }
6665
6666 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6667 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6668 determines what type of undefined value should be given, based on
6669 the current type before recycling.
6670
6671 @c 
6672 small_number mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6673   switch (type(p)) {
6674   case undefined: case mp_vacuous:
6675     return undefined;
6676   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6677     return mp_unknown_boolean;
6678   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6679     return mp_unknown_string;
6680   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6681     return mp_unknown_pen;
6682   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6683     return mp_unknown_path;
6684   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6685     return mp_unknown_picture;
6686   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6687   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6688     return type(p);
6689   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6690     return mp_numeric_type;
6691   } /* there are no other cases */
6692   return 0;
6693 }
6694
6695 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6696 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6697 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6698 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6699
6700 @c 
6701 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6702   pointer q; /* |equiv(p)| */
6703   q=equiv(p);
6704   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6705   case defined_macro:
6706   case secondary_primary_macro:
6707   case tertiary_secondary_macro:
6708   case expression_tertiary_macro: 
6709     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6710     break;
6711   case tag_token:
6712     if ( q!=null ) {
6713       if ( saving ) {
6714         name_type(q)=mp_saved_root;
6715       } else { 
6716         mp_flush_below_variable(mp, q); mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6717       }
6718     }
6719     break;
6720   default:
6721     break;
6722   }
6723   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6724 };
6725
6726 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6727 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6728 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6729 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6730 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6731 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6732 stack and put back in their former places.
6733
6734 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6735 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6736 then
6737
6738 \smallskip\hang
6739 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6740 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6741 until the most recent such entry has been removed.
6742
6743 \smallskip\hang
6744 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6745 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6746 commands or suitable \&{interim} commands.
6747
6748 \smallskip\hang
6749 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6750 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6751 are generated by \&{interim} commands.
6752
6753 \smallskip\noindent
6754 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6755
6756 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6757 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6758 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6759   link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6760   }
6761
6762 @<Glob...@>=
6763 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6764
6765 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6766
6767 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6768 address in the save stack, together with its current equivalent,
6769 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6770
6771 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6772 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6773 no point in wasting the space.
6774
6775 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6776   pointer p; /* temporary register */
6777   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6778     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; link(p)=mp->save_ptr;
6779     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6780   }
6781   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6782 }
6783
6784 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6785 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6786 third kind.
6787
6788 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6789   pointer p; /* new item for the save stack */
6790   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6791      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6792     link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6793   }
6794 }
6795
6796 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6797 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6798 is at least one boundary item on the save stack.
6799
6800 @c 
6801 void mp_unsave (MP mp) {
6802   pointer q; /* index to saved item */
6803   pointer p; /* temporary register */
6804   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6805     q=info(mp->save_ptr);
6806     if ( q>hash_end ) {
6807       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6808         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6809         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, '=');
6810         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, '}');
6811         mp_end_diagnostic(mp, false);
6812       }
6813       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6814     } else { 
6815       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6816         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6817         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, '}');
6818         mp_end_diagnostic(mp, false);
6819       }
6820       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6821       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6822       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6823         p=equiv(q);
6824         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6825       }
6826     }
6827     p=link(mp->save_ptr); 
6828     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6829   }
6830   p=link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6831 }
6832
6833 @* \[17] Data structures for paths.
6834 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6835 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6836 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6837 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6838 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6839 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6840 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6841 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6842 for |0<=t<=1|.
6843
6844 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6845 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6846 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6847 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6848 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6849 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6850 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6851 which only a quarter is used).
6852
6853 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6854 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6855 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6856 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6857 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6858
6859 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6860 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6861 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6862 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6863 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6864 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6865 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6866 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6867 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6868 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6869 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6870 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6871   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6872 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6873   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6874 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6875
6876 @<Types...@>=
6877 enum mp_knot_type {
6878  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6879  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6880  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6881  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6882  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6883  mp_end_cycle
6884 } ;
6885
6886 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6887 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6888 used to compute them. There are four cases:
6889
6890 \yskip
6891 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6892 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6893 suitable direction.
6894
6895 \yskip
6896 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6897 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6898 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6899
6900 \yskip
6901 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6902 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6903
6904 \yskip
6905 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6906 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6907 |right_x| and |right_y| fields.
6908
6909 \yskip\noindent
6910 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6911 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6912
6913 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6914 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6915 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6916 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6917
6918 For example, the \MP\ path specification
6919 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6920   3 and 4..p},$$
6921 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6922 by the six knots
6923 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6924 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6925 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6926 \noalign{\yskip}
6927 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6928 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6929 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6930 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6931 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6932 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6933 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6934 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6935 would ever write.
6936
6937 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6938 path syntax:
6939 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6940 |given|, or |curl|.
6941 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6942 |left_type| of the following node is |explicit|.
6943 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6944
6945 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6946 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6947 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6948 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6949 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6950 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6951
6952 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6953 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6954 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6955 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6956 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6957 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6958 it appeared in the actual metapost program, and
6959 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6960
6961 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6962
6963 @<Types...@>=
6964 enum {
6965   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6966   mp_metapost_user, /* created by a user */
6967 };
6968
6969 @ Here is a routine that prints a given knot list
6970 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6971 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6972
6973 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6974 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6975
6976 @ @c
6977 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6978   pointer p,q; /* for list traversal */
6979   p=h;
6980   do {  
6981     q=link(p);
6982     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6983       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6984 @.???@>
6985     }
6986     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6987   DONE1:
6988     p=q;
6989     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6990       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6991     }
6992   } while (p!=h);
6993   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6994     mp_print(mp, "cycle");
6995 }
6996
6997 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6998 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
6999 switch (right_type(p)) {
7000 case mp_endpoint: 
7001   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7002 @.open?@>
7003   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
7004   goto DONE1;
7005   break;
7006 case mp_explicit: 
7007   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
7008   break;
7009 case mp_open: 
7010   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
7011   break;
7012 case mp_curl:
7013 case mp_given: 
7014   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
7015   break;
7016 default:
7017   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
7018 @.???@>
7019   break;
7020 }
7021 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
7022   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
7023 @.control?@>
7024 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
7025   @<Print tension between |p| and |q|@>;
7026 }
7027
7028 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
7029 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
7030
7031 @<Print two dots...@>=
7032
7033   mp_print_nl(mp, " ..");
7034   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
7035     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7036     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ',');
7037     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, '}');
7038   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
7039     mp_print(mp, "{curl "); 
7040     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, '}');
7041   }
7042 }
7043
7044 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
7045
7046   mp_print(mp, "..tension ");
7047   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7048   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
7049   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
7050     mp_print(mp, " and ");
7051     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7052     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
7053   }
7054 }
7055
7056 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7057
7058   mp_print(mp, "..controls "); 
7059   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7060   mp_print(mp, " and ");
7061   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7062     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7063 @.??@>
7064   } else {
7065     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7066   }
7067   goto DONE1;
7068 }
7069
7070 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7071 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7072   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7073 @.open?@>
7074 }
7075
7076 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7077 \MP's default curl is present.
7078
7079 The code here uses the fact that |left_curl==left_given| and
7080 |right_curl==right_given|.
7081
7082 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7083
7084   if ( left_type(p)==mp_open )  
7085     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7086 @.??@>
7087   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7088     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7089   } else { 
7090     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7091     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ','); 
7092     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7093   }
7094   mp_print_char(mp, '}');
7095 }
7096
7097 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7098 as a diagnostic message.
7099
7100 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7101 void mp_print_path (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
7102   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7103 @.Path at line...@>
7104   mp_pr_path(mp, h);
7105   mp_end_diagnostic(mp, true);
7106 }
7107
7108 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7109
7110 @c 
7111 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7112   pointer q; /* the copy */
7113   int k; /* runs through the words of a knot node */
7114   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7115   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7116     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7117   }
7118   originator(q)=originator(p);
7119   return q;
7120 }
7121
7122 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7123
7124 @c 
7125 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7126   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7127   q=mp_copy_knot(mp, p);
7128   qq=q; pp=link(p);
7129   while ( pp!=p ) { 
7130     link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7131     qq=link(qq);
7132     pp=link(pp);
7133   }
7134   link(qq)=q;
7135   return q;
7136 }
7137
7138
7139 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7140
7141 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7142
7143 @c 
7144 struct mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7145   struct mp_knot *q; /* the copy */
7146   if (p==null)
7147      return NULL;
7148   q = mp_xmalloc(mp, 1, sizeof (struct mp_knot));
7149   memset(q,0,sizeof (struct mp_knot));
7150   gr_left_type(q)  = left_type(p);
7151   gr_right_type(q) = right_type(p);
7152   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7153   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7154   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7155   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7156   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7157   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7158   gr_originator(q) = originator(p);
7159   return q;
7160 }
7161
7162 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7163 of a given path.
7164
7165 @c 
7166 struct mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7167   struct mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7168   pointer pp; /* for list manipulation */
7169   if (p==null)
7170      return NULL;
7171   q=mp_export_knot(mp, p);
7172   qq=q; pp=link(p);
7173   while ( pp!=p ) { 
7174     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7175     qq=gr_next_knot(qq);
7176     pp=link(pp);
7177   }
7178   gr_next_knot(qq)=q;
7179   return q;
7180 }
7181
7182
7183 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7184 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7185 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7186 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7187 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7188
7189 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7190
7191 @c 
7192 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7193   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7194   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7195   qq=q; pp=p;
7196   while (1) { 
7197     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7198     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7199     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7200     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7201     originator(qq)=originator(pp);
7202     if ( link(pp)==p ) { 
7203       link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7204     }
7205     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(rr)=qq; qq=rr; pp=link(pp);
7206   }
7207 }
7208
7209 @ @<Glob...@>=
7210 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7211
7212 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7213 calling the following subroutine.
7214
7215 @<Declare the recycling subroutines@>=
7216 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7217
7218 @ @c
7219 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7220   pointer q; /* the node being freed */
7221   pointer r; /* the next node */
7222   q=p;
7223   do {  
7224     r=link(q); 
7225     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7226   } while (q!=p);
7227 }
7228
7229 @* \[18] Choosing control points.
7230 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7231 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7232 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7233 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7234 path information, as described above.
7235
7236 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7237 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7238 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7239
7240 @c 
7241 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>;
7242 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7243   pointer h; /* the first breakpoint */
7244   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7245   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7246   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7247   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7248     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7249   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7250   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7251     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7252   p=h;
7253   do {  
7254     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7255       then advance |p| to that breakpoint@>;
7256   } while (p!=h);
7257   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7258     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7259   if ( mp->arith_error ) {
7260     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7261   }
7262 }
7263
7264 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7265
7266   print_err("Some number got too big");
7267 @.Some number got too big@>
7268   help2("The path that I just computed is out of range.")
7269        ("So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7270   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7271 }
7272
7273 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7274 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7275 knots.
7276
7277 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7278 p=knots;
7279 do {  
7280   q=link(p);
7281   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7282     right_type(p)=mp_explicit;
7283     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7284       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7285     }
7286     left_type(q)=mp_explicit;
7287     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7288       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7289     }
7290     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7291     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7292   }
7293   p=q;
7294 } while (p!=knots)
7295
7296 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7297 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7298 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7299
7300 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7301 h=knots;
7302 while (1) { 
7303   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7304   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7305   h=link(h);
7306   if ( h==knots ) { 
7307     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7308   }
7309 }
7310
7311 @ If |right_type(p)<given| and |q=link(p)|, we must have
7312 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7313
7314 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7315 q=link(p);
7316 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7317   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=link(q);
7318   @<Fill in the control information between
7319     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7320 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7321   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7322 }
7323 p=q
7324
7325 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7326 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7327
7328 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7329
7330   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7331   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7332 }
7333
7334 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7335 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7336 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7337 @^Hobby, John Douglas@>
7338 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7339 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7340
7341 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7342 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7343 between knots |k| and |k+1|; and let
7344 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7345 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7346 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7347 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7348 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7349   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7350  z\k^-&=z\k-
7351   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7352 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7353 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7354 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7355 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7356 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7357 it enters.
7358
7359 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7360 the curve at its beginning and ending points. This means that
7361 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7362 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7363 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7364 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7365 has curvature
7366 @^curvature@>
7367 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7368 \qquad{\rm and}\qquad
7369 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7370 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7371 @^mock curvature@>
7372 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7373 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7374 The standard velocity function satisfies
7375 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7376 hence the mock curvatures are respectively
7377 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7378 \qquad{\rm and}\qquad
7379 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7380
7381 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7382 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7383 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7384 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7385 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7386 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7387 where
7388 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7389 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7390 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7391 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7392 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7393 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7394 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7395 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7396 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7397 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7398 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7399 a factor of~$O(2^{-j})$.
7400
7401 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7402 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7403 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7404
7405 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7406 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7407 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7408 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7409 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7410 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7411 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7412 define $C_0=0$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7413 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7414 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7415 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7416 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7417 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7418 This equation simplifies to
7419 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7420  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7421  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7422 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7423 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7424 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7425 hence the linear equations remain nonsingular.
7426
7427 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7428 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7429 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7430 or we have
7431 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7432 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7433   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7434
7435 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7436 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7437 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7438 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7439 back into the form of control points by essentially computing sines and
7440 cosines.
7441
7442 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7443 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7444 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7445 |make_choices| from being extremely long.
7446
7447 @<Fill in the control information between...@>=
7448 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7449   set $n$ to the length of the path@>;
7450 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7451 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7452
7453 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7454 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7455 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7456 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7457 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7458
7459 @<Glob...@>=
7460 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7461 scaled *delta_x;
7462 scaled *delta_y;
7463 scaled *delta; /* knot differences */
7464 angle  *psi; /* turning angles */
7465
7466 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7467 mp->delta_x = NULL;
7468 mp->delta_y = NULL;
7469 mp->delta = NULL;
7470 mp->psi = NULL;
7471
7472 @ @<Dealloc variables@>=
7473 xfree(mp->delta_x);
7474 xfree(mp->delta_y);
7475 xfree(mp->delta);
7476 xfree(mp->psi);
7477
7478 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7479   int k,n; /* current and final knot numbers */
7480   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7481   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7482   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7483
7484 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7485 {
7486 RESTART:
7487   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7488   do {  
7489     t=link(s);
7490     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7491     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7492     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7493     if ( k>0 ) { 
7494       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7495       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7496       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7497         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7498         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7499           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7500     }
7501     incr(k); s=t;
7502     if ( k==mp->path_size ) {
7503       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size>>2));
7504       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7505     }
7506     if ( s==q ) n=k;
7507   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7508   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7509 }
7510
7511 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7512 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7513 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7514 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7515 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7516 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7517
7518 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7519 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7520
7521 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7522 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7523   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7524   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7525     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7526   } else { 
7527     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7528   }
7529 }
7530 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7531   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7532   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7533     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7534   } else { 
7535     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7536   }
7537 }
7538
7539 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7540 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7541 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7542 a straight line.
7543
7544 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7545 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7546 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7547
7548 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7549 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7550 to convert that system to a sequence of equations of the form
7551 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7552 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7553 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7554 \theta_n=v_n.$$
7555 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7556 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7557 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7558
7559 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7560 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7561 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7562 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7563 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7564 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7565 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7566 obtained as before.
7567
7568 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7569 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7570 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7571 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7572
7573 @<Glob...@>=
7574 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7575 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7576 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7577 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7578
7579 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7580 mp->theta = NULL;
7581 mp->uu = NULL;
7582 mp->vv = NULL;
7583 mp->ww = NULL;
7584
7585 @ @<Dealloc variables@>=
7586 xfree(mp->theta);
7587 xfree(mp->uu);
7588 xfree(mp->vv);
7589 xfree(mp->ww);
7590
7591 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7592 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7593
7594 @ @c
7595 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7596   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7597   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7598   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7599   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7600   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7601   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7602   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7603   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7604   mp->path_size = l;
7605 }
7606
7607 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7608 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7609 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7610
7611 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7612 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>;
7613 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7614   int k; /* current knot number */
7615   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7616   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7617   k=0; s=p; r=0;
7618   while (1) { 
7619     t=link(s);
7620     if ( k==0 ) {
7621       @<Get the linear equations started; or |return|
7622         with the control points in place, if linear equations
7623         needn't be solved@>
7624     } else  { 
7625       switch (left_type(s)) {
7626       case mp_end_cycle: case mp_open:
7627         @<Set up equation to match mock curvatures
7628           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7629           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7630         break;
7631       case mp_curl:
7632         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7633           and |goto found|@>;
7634         break;
7635       case mp_given:
7636         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7637           and |goto found|@>;
7638         break;
7639       } /* there are no other cases */
7640     }
7641     r=s; s=t; incr(k);
7642   }
7643 FOUND:
7644   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7645 }
7646
7647 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7648 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7649
7650 @<Get the linear equations started...@>=
7651 switch (right_type(s)) {
7652 case mp_given: 
7653   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7654     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7655   } else {
7656     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7657   }
7658   break;
7659 case mp_curl: 
7660   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7661     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7662   } else {
7663     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7664   }
7665   break;
7666 case mp_open: 
7667   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7668   /* this begins a cycle */
7669   break;
7670 } /* there are no other cases */
7671
7672 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7673 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7674 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7675 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7676 a new equation
7677 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7678 equation
7679 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7680     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7681 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7682 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7683 suitable precision.
7684
7685 The calculations will be performed in several registers that
7686 provide temporary storage for intermediate quantities.
7687
7688 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7689 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7690 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7691 scaled lt,rt; /* tension values */
7692
7693 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7694 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7695     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7696     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7697   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7698   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7699   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7700   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7701     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7702   }
7703 }
7704
7705 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7706 |bb| computed here are never more than 4/5.
7707
7708 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7709 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7710   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7711 } else { 
7712   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7713   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7714     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7715 }
7716 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7717   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7718 } else { 
7719   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7720   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7721     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7722 }
7723 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7724
7725 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7726 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7727   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7728 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7729 will not be needed after this step has been performed.
7730
7731 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7732 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7733 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7734   if ( lt<rt ) { 
7735     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7736     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7737     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7738   } else { 
7739     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7740     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7741     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7742   }
7743 }
7744 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7745
7746 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7747 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7748 method of computation to prevent overflow.
7749
7750 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7751 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7752 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7753
7754 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7755 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7756 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7757   mp->ww[k]=0;
7758   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7759 } else { 
7760   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7761     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7762   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7763   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7764   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7765   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7766   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7767 }
7768
7769 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7770 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7771 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7772 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7773 were no cycle.
7774
7775 The idea in the following code is to observe that
7776 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7777 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7778   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7779 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7780
7781 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7782
7783 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7784 do {  decr(k);
7785 if ( k==0 ) k=n;
7786   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7787   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7788 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7789 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7790 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7791 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7792   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7793 }
7794 goto FOUND;
7795 }
7796
7797 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7798   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7799
7800 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7801
7802   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7803   reduce_angle(mp->theta[n]);
7804   goto FOUND;
7805 }
7806
7807 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7808
7809   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7810   reduce_angle(mp->vv[0]);
7811   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7812 }
7813
7814 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7815 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7816   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7817     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7818   else 
7819     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7820   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7821 }
7822
7823 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7824 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7825   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7826     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7827   else 
7828     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7829   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7830     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7831   goto FOUND;
7832 }
7833
7834 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7835 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7836 a somewhat tedious program to calculate
7837 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7838   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7839 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7840 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7841 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7842
7843 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7844 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7845                         scaled b_tension) {
7846   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7847   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7848   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7849   if ( alpha<=beta ) {
7850     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7851     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7852     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7853     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7854     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7855   } else { 
7856     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7857     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7858     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7859       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7860     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7861   }
7862   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7863   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7864 }
7865
7866 @ We're in the home stretch now.
7867
7868 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7869 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7870   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7871 }
7872 s=p; k=0;
7873 do {  
7874   t=link(s);
7875   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7876   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7877   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7878   incr(k); s=t;
7879 } while (k!=n)
7880
7881 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7882 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7883 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7884 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7885
7886 @<Glob...@>=
7887 fraction st;
7888 fraction ct;
7889 fraction sf;
7890 fraction cf; /* sines and cosines */
7891
7892 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7893 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7894   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7895   scaled lt,rt; /* tensions */
7896   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7897   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7898   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7899   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7900   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7901     @<Decrease the velocities,
7902       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7903   }
7904   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7905                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7906                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7907   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7908                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7909                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7910   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7911                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7912                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7913   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7914                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7915                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7916   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7917 }
7918
7919 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7920 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7921 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7922 there is no ``bounding triangle.''
7923 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
7924
7925 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7926 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7927   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7928                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7929   if ( sine>0 ) {
7930     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7931     if ( right_tension(p)<0 )
7932      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7933       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7934     if ( left_tension(q)<0 )
7935      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7936       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7937   }
7938 }
7939
7940 @ Only the simple cases remain to be handled.
7941
7942 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7943
7944   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7945   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7946   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7947   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7948 }
7949
7950 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7951
7952   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7953   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7954   if ( rt==unity ) {
7955     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7956     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7957     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7958     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7959   } else { 
7960     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7961     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7962     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7963   }
7964   if ( lt==unity ) {
7965     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7966     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7967     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7968     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7969   } else  { 
7970     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7971     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7972     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7973   }
7974   return;
7975 }
7976
7977 @* \[19] Measuring paths.
7978 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7979 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7980 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7981 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7982 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7983 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7984
7985 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7986 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7987 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7988 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7989 we can conveniently bisect its range as follows:
7990
7991 \smallskip
7992 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7993
7994 \smallskip
7995 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7996 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7997
7998 \smallskip\noindent
7999 Then
8000 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
8001  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
8002 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
8003 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
8004
8005 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
8006 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
8007 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
8008 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
8009 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
8010 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
8011
8012 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
8013 @d one_crossing { return fraction_one; }
8014 @d zero_crossing { return 0; }
8015 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
8016
8017 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
8018   integer d; /* recursive counter */
8019   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
8020   if ( a<0 ) zero_crossing;
8021   if ( c>=0 ) { 
8022     if ( b>=0 ) {
8023       if ( c>0 ) { no_crossing; }
8024       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
8025       else { one_crossing; } 
8026     }
8027     if ( a==0 ) zero_crossing;
8028   } else if ( a==0 ) {
8029     if ( b<=0 ) zero_crossing;
8030   }
8031   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
8032 }
8033
8034 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
8035 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
8036 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
8037 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
8038 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
8039
8040 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
8041 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
8042 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
8043 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
8044 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
8045 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
8046 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
8047 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
8048
8049 The following code maintains the invariant relations
8050 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
8051 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
8052 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
8053 will occur if the inputs satisfy
8054 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8055
8056 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8057 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8058 do {  
8059   x=half(x1+x2);
8060   if ( x1-x0>x0 ) { 
8061     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8062   } else { 
8063     xx=x1+x-x0;
8064     if ( xx>x0 ) { 
8065       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8066     }  else { 
8067       x0=x0-xx;
8068       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8069       x1=x; d=d+d+1;
8070     }
8071   }
8072 } while (d<fraction_one);
8073 return (d-fraction_one)
8074
8075 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8076 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8077
8078 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8079 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8080
8081 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8082
8083 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8084   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8085   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8086   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8087   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8088   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8089   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8090   return t_of_the_way(x1,x2);
8091 }
8092
8093 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8094 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8095 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8096 macros to give them more convenient names.
8097
8098 @<Types...@>=
8099 enum mp_bb_code  {
8100   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8101   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8102 } ;
8103
8104
8105 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8106 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8107 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8108 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8109
8110 @<Glob...@>=
8111 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8112 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8113 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8114
8115 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8116 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8117 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8118     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8119 $$
8120 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8121 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8122 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8123
8124 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, small_number c) {
8125   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8126   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8127      points of a quadratic derived from a cubic */
8128   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8129   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8130   x=knot_coord(q);
8131   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8132   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8133     if any of them lie outside@>;
8134   if ( wavy ) {
8135     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8136     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8137     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8138     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8139       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8140     if ( del<0 ) {
8141       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8142     };
8143     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8144     if ( t<fraction_one ) {
8145       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8146     }
8147   }
8148 }
8149
8150 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8151 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8152 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8153
8154 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8155 wavy=true;
8156 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8157   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8158     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8159       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8160         wavy=false
8161
8162 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8163 section. We just set |del=0| in that case.
8164
8165 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8166 if ( del1!=0 ) del=del1;
8167 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8168 else del=del3;
8169 if ( del!=0 ) {
8170   dmax=abs(del1);
8171   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8172   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8173   while ( dmax<fraction_half ) {
8174     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8175   }
8176 }
8177
8178 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8179 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8180 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8181 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8182 must cut it to zero to avoid confusion.
8183
8184 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8185
8186   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8187   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8188   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8189     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8190   if ( del2>0 ) del2=0;
8191   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8192   if ( tt<fraction_one ) {
8193     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8194   }
8195 }
8196
8197 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8198 {
8199    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8200   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8201 }
8202
8203 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8204 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8205
8206 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8207   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8208    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8209   maxx=minx; maxy=miny;
8210   p=h;
8211   do {  
8212     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8213     q=link(p);
8214     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8215     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8216     p=q;
8217   } while (p!=h);
8218 }
8219
8220 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8221 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8222 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8223 by simple means.
8224
8225 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8226 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8227 @^Simpson's rule@>
8228 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8229 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8230 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8231 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8232 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8233 approximation is
8234 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8235 where
8236 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8237 is the result of the bisection algorithm.
8238
8239 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8240 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8241 @^Simpson's rule@>
8242 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8243 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8244 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8245 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8246 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8247 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8248 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8249
8250 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8251 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8252 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8253 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8254 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8255 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8256 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8257 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8258 \&{arctime} operations.
8259 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8260 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8261
8262 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8263 @^recursion@>
8264 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8265 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8266 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8267 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8268 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8269 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8270 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8271 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8272 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8273
8274 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8275 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8276 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8277 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8278 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8279 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8280 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8281 call.
8282
8283 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8284 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8285 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8286 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8287
8288 @c @t\4@>@<Declare subroutines needed by |arc_test|@>;
8289 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8290                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8291                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8292   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8293   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8294   scaled v002, v022;
8295     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8296   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8297   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8298   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8299     |dx2|, |dy2|@>;
8300   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8301     set |arc_test| and |return|@>;
8302   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8303     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8304   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8305     if ( arc < a_goal ) {
8306       return arc;
8307     } else {
8308        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8309          that time minus |two|@>;
8310     }
8311   } else {
8312     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8313   }
8314 }
8315
8316 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8317 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8318 |make_fraction| in this inner loop.
8319 @^inner loop@>
8320
8321 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8322
8323   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8324     large as possible@>;
8325   tol = tol + halfp(tol);
8326   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8327                   halfp(v02), a_new, tol);
8328   if ( a<0 )  {
8329      return (-halfp(two-a));
8330   } else { 
8331     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8332     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8333                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8334     if ( b<0 )  
8335       return (-halfp(-b) - half_unit);
8336     else  
8337       return (a + half(b-a));
8338   }
8339 }
8340
8341 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8342 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8343 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8344
8345 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8346 a_aux = el_gordo - a_goal;
8347 if ( a_goal > a_aux ) {
8348   a_aux = a_goal - a_aux;
8349   a_new = el_gordo;
8350 } else { 
8351   a_new = a_goal + a_goal;
8352   a_aux = 0;
8353 }
8354
8355 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8356 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8357 overflow.
8358
8359 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8360 if ( a > a_aux ) {
8361   a_aux = a_aux - a;
8362   a_new = a_new + a_aux;
8363 }
8364
8365 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8366 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8367 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8368 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8369
8370 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8371 dx01 = half(dx0 + dx1);
8372 dx12 = half(dx1 + dx2);
8373 dx02 = half(dx01 + dx12);
8374 dy01 = half(dy0 + dy1);
8375 dy12 = half(dy1 + dy2);
8376 dy02 = half(dy01 + dy12)
8377
8378 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8379 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8380
8381 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8382 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8383 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8384 tmp = halfp(v02+2);
8385 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8386 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8387 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8388   arc = arc+arc1;
8389 } else { 
8390   mp->arith_error = true;
8391   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8392   else return (-two);
8393 }
8394
8395 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8396 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8397 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8398
8399 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8400 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8401          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8402 if ( simple )
8403   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8404            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8405 if ( ! simple ) {
8406   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8407            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8408   if ( simple ) 
8409     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8410              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8411 }
8412
8413 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8414 @^Simpson's rule@>
8415 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8416 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8417 $$\eqalign{
8418     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8419     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8420     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8421     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8422     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8423 }
8424 $$
8425 and
8426 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8427   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8428       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8429       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8430     if $t\le{1\over 2}$\cr
8431   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8432       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8433       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8434     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8435  \eqno (*)
8436 $$
8437 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8438 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8439   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8440 $$
8441
8442 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8443 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8444 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8445 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8446 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8447 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8448 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8449 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8450
8451 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8452
8453   tmp = (v02 + 2) / 4;
8454   if ( a_goal<=arc1 ) {
8455     tmp2 = halfp(v0);
8456     return 
8457       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8458   } else { 
8459     tmp2 = halfp(v2);
8460     return ((half_unit - two) +
8461       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8462   }
8463 }
8464
8465 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8466 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8467 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8468 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8469 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8470 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8471 reaches |x| and the slope is positive.
8472
8473 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8474 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8475   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8476   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8477   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8478   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8479 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8480   if ( x<=0 ) {
8481         return 0;
8482   } else if ( x >= a+b+c ) {
8483     return unity;
8484   } else { 
8485     t = 1;
8486     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8487       |el_gordo div 3|@>;
8488     do {  
8489       t+=t;
8490       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8491       xx = x - a - ab - ac;
8492       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8493       else { x = x + xx;  a=ac; b=mp->bc; t = t+1; };
8494     } while (t < unity);
8495     return (t - unity);
8496   }
8497 }
8498
8499 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8500 ab = half(a+b);
8501 bc = half(b+c);
8502 ac = half(ab+bc)
8503
8504 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8505
8506 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8507 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8508   a = halfp(a);
8509   b = half(b);
8510   c = halfp(c);
8511   x = halfp(x);
8512 }
8513
8514 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8515 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8516 length less than |fraction_four|.
8517
8518 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8519
8520 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8521                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8522   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8523   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8524   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8525   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8526   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8527   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8528     mp->arith_error = true;
8529     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8530     else return (-two);
8531   } else { 
8532     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8533     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8534                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8535   }
8536 }
8537
8538 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8539
8540 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8541   pointer p,q; /* for traversing the path */
8542   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8543   a_tot = 0;
8544   p = h;
8545   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8546     q = link(p);
8547     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8548       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8549       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8550     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8551     if ( q==h ) break;  else p=q;
8552   }
8553   check_arith;
8554   return a_tot;
8555 }
8556
8557 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8558 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8559 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8560 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8561 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8562
8563 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8564 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8565 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8566 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8567
8568 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8569   pointer p,q; /* for traversing the path */
8570   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8571   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8572   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8573   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8574   if ( arc0<0 ) {
8575     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8576   }
8577   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8578   t_tot = 0;
8579   arc = arc0;
8580   p = h;
8581   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8582     q = link(p);
8583     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8584       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8585       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8586     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8587     if ( q==h ) {
8588       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8589         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8590         overflow@>;
8591     }
8592     p = q;
8593   }
8594   check_arith;
8595   return t_tot;
8596 }
8597
8598 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8599 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8600 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8601
8602 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8603
8604   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8605     t_tot=0;
8606   } else { 
8607     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8608     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8609     mp_toss_knot_list(mp, p);
8610   }
8611   check_arith;
8612   return t_tot;
8613 }
8614
8615 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8616 if ( arc>0 ) { 
8617   n = arc / (arc0 - arc);
8618   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8619   if ( t_tot > el_gordo / (n+1) ) { 
8620     mp->arith_error = true;
8621     t_tot = el_gordo;
8622     break;
8623   }
8624   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8625 }
8626
8627 @* \[20] Data structures for pens.
8628 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8629 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8630 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8631 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8632 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8633 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8634 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8635 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8636
8637 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8638 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8639 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8640 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8641 counter-clockwise order.
8642 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8643 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8644 room for the extra back pointer because we do not need the
8645 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8646 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8647 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8648 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8649
8650 @d knil info
8651   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8652
8653 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8654 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8655 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8656 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8657 straight line.
8658
8659 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8660
8661 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>;
8662 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8663   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8664   q=h;
8665   do {  
8666     p=q; q=link(q);
8667     knil(q)=p;
8668   } while (q!=h);
8669   if ( need_hull ){ 
8670     h=mp_convex_hull(mp, h);
8671     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8672   }
8673   return h;
8674 }
8675
8676 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8677 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8678 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8679 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8680 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8681 knot node and transformed as if it were a path.
8682
8683 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==link((A)))
8684
8685 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8686   pointer h; /* the knot node to return */
8687   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8688   link(h)=h; knil(h)=h;
8689   originator(h)=mp_program_code;
8690   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8691   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8692   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8693   return h;
8694 }
8695
8696 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8697 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8698 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8699 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8700
8701 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8702 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8703   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8704   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8705 }
8706
8707 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8708 the first three words in each knot node.
8709 @^data structure assumptions@>
8710
8711 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8712 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8713 y_coord(test_pen)=0;
8714 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8715 y_coord(test_pen+3)=0;
8716 x_coord(test_pen+6)=0;
8717 y_coord(test_pen+6)=unity;
8718 link(test_pen)=test_pen+3;
8719 link(test_pen+3)=test_pen+6;
8720 link(test_pen+6)=test_pen;
8721 knil(test_pen)=test_pen+6;
8722 knil(test_pen+3)=test_pen;
8723 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8724
8725 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8726
8727 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8728 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8729   pointer p,q; /* for list traversal */
8730   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8731     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8732   } else { 
8733     p=h;
8734     do {  
8735       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8736       mp_print_nl(mp, " .. ");
8737       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8738         a problem@>;
8739      } while (p!=h);
8740      mp_print(mp, "cycle");
8741   }
8742 }
8743
8744 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8745 q=link(p);
8746 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8747   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8748 @.???@>
8749 }
8750 p=q
8751
8752 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8753
8754 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8755 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8756 mp_print_char(mp, ',');
8757 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8758 mp_print_char(mp, ',');
8759 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8760 mp_print_char(mp, ',');
8761 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8762 mp_print_char(mp, ',');
8763 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8764 mp_print_char(mp, ',');
8765 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8766 mp_print_char(mp, ')');
8767 }
8768
8769 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8770 message.
8771
8772 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8773 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
8774   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8775 @.Pen at line...@>
8776   mp_pr_pen(mp, h);
8777   mp_end_diagnostic(mp, true);
8778 }
8779
8780 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8781 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8782 path.
8783
8784 @c 
8785 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8786   pointer p; /* for traversing the knot list */
8787   small_number k; /* a loop counter */
8788   @<Other local variables in |make_path|@>;
8789   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8790     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8791   } else { 
8792     p=h;
8793     do {  
8794       left_type(p)=mp_explicit;
8795       right_type(p)=mp_explicit;
8796       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8797        p=link(p);
8798     } while (p!=h);
8799   }
8800 }
8801
8802 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8803 left_x(p)=x_coord(p);
8804 left_y(p)=y_coord(p);
8805 right_x(p)=x_coord(p);
8806 right_y(p)=y_coord(p)
8807
8808 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8809
8810 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8811
8812   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8813   p=h;
8814   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8815     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8816       transforming it appropriately@>;
8817     if ( k==7 ) link(p)=h;  else link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8818     p=link(p);
8819   }
8820 }
8821
8822 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8823 center_x=x_coord(h);
8824 center_y=y_coord(h);
8825 width_x=left_x(h)-center_x;
8826 width_y=left_y(h)-center_y;
8827 height_x=right_x(h)-center_x;
8828 height_y=right_y(h)-center_y
8829
8830 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8831 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8832 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8833 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8834 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8835 integer kk;
8836   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8837
8838 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8839 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8840 to use there.
8841
8842 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8843 kk=(k+6)% 8;
8844 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8845            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8846 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8847            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8848 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8849    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8850 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8851    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8852 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8853 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8854 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8855 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8856 left_type(p)=mp_explicit;
8857 right_type(p)=mp_explicit;
8858 originator(p)=mp_program_code
8859
8860 @ @<Glob...@>=
8861 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8862 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8863
8864 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8865 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8866 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8867 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8868   \approx 0.132608244919772.
8869 $$
8870
8871 @<Set init...@>=
8872 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8873 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8874 mp->half_cos[2]=0;
8875 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8876 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8877 mp->d_cos[2]=0;
8878 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8879   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8880   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8881 }
8882 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8883   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8884   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8885 }
8886
8887 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8888 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8889 error might allow the convexity to be lost.
8890 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8891 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8892
8893 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8894 @<Declare a procedure called |move_knot|@>;
8895 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8896   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8897   pointer p,q; /* knots being scanned */
8898   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8899   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8900   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8901      return h;
8902   } else { 
8903     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8904     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8905     if ( l!=r ) { 
8906       s=link(r);
8907       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8908         move them past~|r|@>;
8909       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8910         move them past~|l|@>;
8911       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8912       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8913     }
8914     if ( l!=link(l) ) {
8915       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8916     }
8917     return l;
8918   }
8919 }
8920
8921 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8922
8923 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8924 l=h;
8925 p=link(h);
8926 while ( p!=h ) { 
8927   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8928     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8929       l=p;
8930   p=link(p);
8931 }
8932
8933 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8934 r=h;
8935 p=link(h);
8936 while ( p!=h ) { 
8937   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8938     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8939       r=p;
8940   p=link(p);
8941 }
8942
8943 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8944 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8945 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8946 p=link(l);
8947 while ( p!=r ) { 
8948   q=link(p);
8949   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8950     mp_move_knot(mp, p, r);
8951   p=q;
8952 }
8953
8954 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8955 it after |q|.
8956
8957 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8958 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8959   link(knil(p))=link(p);
8960   knil(link(p))=knil(p);
8961   knil(p)=q;
8962   link(p)=link(q);
8963   link(q)=p;
8964   knil(link(p))=p;
8965 }
8966
8967 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8968 p=s;
8969 while ( p!=l ) { 
8970   q=link(p);
8971   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8972     mp_move_knot(mp, p,l);
8973   p=q;
8974 }
8975
8976 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8977 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8978 choice of |l| and |r|.
8979
8980 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8981 p=link(l);
8982 while ( p!=r ) { 
8983   q=knil(p);
8984   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8985   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8986     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8987   }
8988   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
8989   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8990 }
8991
8992 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8993 p=link(r);
8994 while ( p!=l ){ 
8995   q=knil(p);
8996   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
8997   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8998     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8999   }
9000   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
9001   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
9002 }
9003
9004 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
9005 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
9006 where the |then| clause is not executed.
9007
9008 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
9009
9010 p=l; q=link(l);
9011 while (1) { 
9012   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
9013   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
9014   p=q; q=link(q);
9015   if ( p==l ) break;
9016   if ( p!=r )
9017     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
9018       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
9019     }
9020   }
9021 }
9022
9023 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
9024
9025 s=knil(p);
9026 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
9027 link(s)=q; knil(q)=s;
9028 if ( s==l ) p=s;
9029 else { p=knil(s); q=s; };
9030 }
9031
9032 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
9033 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
9034 apply, it chooses one of them.
9035
9036 @c 
9037 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
9038   pointer p,q; /* consecutive knots */
9039   scaled wx,wy,hx,hy;
9040   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
9041   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
9042   fraction d; /* a temporary register */
9043   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9044     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
9045   } else { 
9046     q=h;
9047     do {  
9048       p=q; q=link(q);
9049     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
9050     do {  
9051       p=q; q=link(q);
9052     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
9053     mp->cur_x=x_coord(p);
9054     mp->cur_y=y_coord(p);
9055   }
9056 }
9057
9058 @ @<Glob...@>=
9059 scaled cur_x;
9060 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9061
9062 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9063 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9064   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
9065 } else { 
9066   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9067   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9068     x+=x; y+=y;  
9069   };
9070   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9071     untransformed version of |(x,y)|@>;
9072   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9073   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9074 }
9075
9076 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9077 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9078 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9079 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9080 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9081
9082 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9083 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9084 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9085 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9086 if ( d>0 ) { 
9087   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9088   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9089 }
9090
9091 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9092 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9093 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9094
9095 @c 
9096 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9097   pointer p; /* for scanning the knot list */
9098   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9099     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9100   } else { 
9101     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9102     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9103     p=link(h);
9104     while ( p!=h ) {
9105       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9106       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9107       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9108       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9109       p=link(p);
9110     }
9111   }
9112 }
9113
9114 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9115
9116 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9117 maxx=mp->cur_x;
9118 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9119 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9120 maxy=mp->cur_y;
9121 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9122 }
9123
9124 @* \[21] Edge structures.
9125 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9126 The representation is very different from \MF's edge structures
9127 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9128 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9129 are represented via their boundaries.
9130
9131 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9132 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9133 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9134 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9135 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9136 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9137 let the second one overwrite it if necessary.
9138
9139 @<Types...@>=
9140 enum mp_graphical_object_code {
9141   @<Graphical object codes@>
9142 };
9143
9144 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9145 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9146 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9147 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9148 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9149 give the relevant information.
9150
9151 @d path_p(A) link((A)+1)
9152   /* a pointer to the path that needs filling */
9153 @d pen_p(A) info((A)+1)
9154   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9155 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9156 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9157 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9158 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9159 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9160   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9161 @d cyan_val red_val
9162 @d grey_val red_val
9163 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9164   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9165 @d magenta_val green_val
9166 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9167   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9168 @d yellow_val blue_val
9169 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9170   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9171 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9172 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9173 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9174 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9175 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9176   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9177 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9178 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9179 @d fill_node_size 9
9180
9181 @ @<Graphical object codes@>=
9182 mp_fill_code=1,
9183
9184 @ @c 
9185 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9186   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9187   pointer t; /* the new node */
9188   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9189   type(t)=mp_fill_code;
9190   path_p(t)=p;
9191   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9192   red_val(t)=0;
9193   green_val(t)=0;
9194   blue_val(t)=0;
9195   black_val(t)=0;
9196   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9197   pre_script(t)=null;
9198   post_script(t)=null;
9199   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9200   return t;
9201 }
9202
9203 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9204 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9205 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9206 else ljoin_val(t)=0;
9207 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9208   miterlim_val(t)=unity;
9209 else
9210   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9211
9212 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9213 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9214 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9215 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9216 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9217
9218 @d dash_p(A) link((A)+9)
9219   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9220 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9221   /* the value of \&{linecap} */
9222 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9223 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9224 @d stroked_node_size 11
9225
9226 @ @<Graphical object codes@>=
9227 mp_stroked_code=2,
9228
9229 @ @c 
9230 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9231   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9232   pointer t; /* the new node */
9233   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9234   type(t)=mp_stroked_code;
9235   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9236   dash_p(t)=null;
9237   dash_scale(t)=unity;
9238   red_val(t)=0;
9239   green_val(t)=0;
9240   blue_val(t)=0;
9241   black_val(t)=0;
9242   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9243   pre_script(t)=null;
9244   post_script(t)=null;
9245   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9246   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9247   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9248   else lcap_val(t)=0;
9249   return t;
9250 }
9251
9252 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9253 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9254 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9255 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9256 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9257 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9258 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9259 to counteract the effect of |take_fraction|.
9260
9261 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9262 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9263   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9264   integer s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9265   @<Initialize |maxabs|@>;
9266   s=64;
9267   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9268     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9269     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9270   }
9271   return s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c)));
9272 }
9273 @#
9274 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9275   return mp_sqrt_det(mp, 
9276     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9277     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9278 }
9279
9280 @ @<Internal library ...@>=
9281 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9282
9283
9284 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9285 maxabs=abs(a);
9286 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9287 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9288 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9289
9290 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9291 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9292 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9293 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9294 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9295 The |width|, |height|, and |depth| fields
9296 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9297 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9298 function initializes everything to default values so that the text comes out
9299 black with its reference point at the origin.
9300
9301 @d text_p(A) link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9302 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9303 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9304 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9305 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9306 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9307   /* the first of six locations for transformation parameters */
9308 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9309 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9310 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9311 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9312 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9313 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9314 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9315     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9316 @d text_node_size 17
9317
9318 @ @<Graphical object codes@>=
9319 mp_text_code=3,
9320
9321 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>;
9322 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9323   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9324   pointer t; /* the new node */
9325   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9326   type(t)=mp_text_code;
9327   text_p(t)=s;
9328   font_n(t)=mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9329   red_val(t)=0;
9330   green_val(t)=0;
9331   blue_val(t)=0;
9332   black_val(t)=0;
9333   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9334   pre_script(t)=null;
9335   post_script(t)=null;
9336   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9337   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9338   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9339   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9340   return t;
9341 }
9342
9343 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9344 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9345 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9346 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9347 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9348 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9349 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9350 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9351 unused.
9352
9353 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9354 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9355 give the size in words for each object type.
9356
9357 @d start_clip_size 2
9358 @d start_bounds_size 2
9359 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9360 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9361 @#
9362 @d stop_type(A) ((A)+2)
9363   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9364 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9365   /* does a graphical object have color fields? */
9366 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9367   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9368 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9369 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9370
9371 @ @<Graphical object codes@>=
9372 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9373 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9374 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9375 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9376
9377 @ @c 
9378 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, small_number  c) {
9379   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9380   pointer t; /* the new node */
9381   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9382   type(t)=c;
9383   path_p(t)=p;
9384   return t;
9385 };
9386
9387 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9388
9389 @<Glob...@>=
9390 small_number gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9391
9392 @ @<Set init...@>=
9393 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9394 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9395 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9396 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9397 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9398 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9399 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9400
9401 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9402 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9403 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9404 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9405 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9406 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9407 translation into \ps.
9408
9409 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9410 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9411 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9412 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9413 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9414 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9415 with a pointer to the list of dash nodes.
9416
9417 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9418 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9419 @d dash_node_size 3
9420 @d dash_list link
9421   /* in an edge header this points to the first dash node */
9422 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9423
9424 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9425 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9426 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9427 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9428 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9429 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9430 for more bounding box information, the second computation need only look at
9431 the additional text.
9432
9433 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9434 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9435 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9436 fields contain |-el_gordo|.
9437
9438 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9439 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9440 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9441 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9442 field is needed to keep track of this.
9443
9444 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9445 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9446 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9447 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9448 @d bblast(A) link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9449 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9450 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9451 @d no_bounds 0
9452   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9453 @d bounds_set 1
9454   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9455 @d bounds_unset 2
9456   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9457
9458 @c 
9459 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9460   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9461   bblast(h)=dummy_loc(h);
9462   bbtype(h)=no_bounds;
9463   minx_val(h)=el_gordo;
9464   miny_val(h)=el_gordo;
9465   maxx_val(h)=-el_gordo;
9466   maxy_val(h)=-el_gordo;
9467 }
9468
9469 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9470 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9471
9472 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9473 @d edge_header_size 8
9474
9475 @c 
9476 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9477   /* initialize an edge header to null values */
9478   dash_list(h)=null_dash;
9479   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9480   link(dummy_loc(h))=null;
9481   ref_count(h)=null;
9482   mp_init_bbox(mp, h);
9483 }
9484
9485 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9486 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9487 @^recursion@>
9488
9489 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9490 @d delete_edge_ref(A) { 
9491    if ( ref_count((A))==null ) 
9492      mp_toss_edges(mp, A);
9493    else 
9494      decr(ref_count(A)); 
9495    }
9496
9497 @<Declare the recycling subroutines@>=
9498 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9499 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9500 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9501
9502 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9503   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9504   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9505   mp_flush_dash_list(mp, h);
9506   q=link(dummy_loc(h));
9507   while ( (q!=null) ) { 
9508     p=q; q=link(q);
9509     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9510     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9511   }
9512   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9513 }
9514 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9515   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9516   q=dash_list(h);
9517   while ( q!=null_dash ) { 
9518     p=q; q=link(q);
9519     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9520   }
9521   dash_list(h)=null_dash;
9522 }
9523 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9524   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9525   pointer e; /* the edge structure to return */
9526   e=null;
9527   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9528   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9529   return e;
9530 }
9531
9532 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9533 switch (type(p)) {
9534 case mp_fill_code: 
9535   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9536   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9537   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9538   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9539   break;
9540 case mp_stroked_code: 
9541   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9542   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9543   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9544   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9545   e=dash_p(p);
9546   break;
9547 case mp_text_code: 
9548   delete_str_ref(text_p(p));
9549   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9550   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9551   break;
9552 case mp_start_clip_code:
9553 case mp_start_bounds_code: 
9554   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9555   break;
9556 case mp_stop_clip_code:
9557 case mp_stop_bounds_code: 
9558   break;
9559 } /* there are no other cases */
9560
9561 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9562 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9563 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9564 graphical objects into a new edge header.
9565
9566 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>;
9567 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9568   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9569   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9570   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9571   if ( ref_count(h)==null ) {
9572     return h;
9573   } else { 
9574     decr(ref_count(h));
9575     hh=mp_copy_objects(mp, link(dummy_loc(h)),null);
9576     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9577     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9578       point into the new object list@>;
9579     return hh;
9580   }
9581 }
9582
9583 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=link(hh)|.
9584 @^data structure assumptions@>
9585
9586 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9587 pp=hh; p=dash_list(h);
9588 while ( (p!=null_dash) ) { 
9589   link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9590   pp=link(pp);
9591   start_x(pp)=start_x(p);
9592   stop_x(pp)=stop_x(p);
9593   p=link(p);
9594 }
9595 link(pp)=null_dash;
9596 dash_y(hh)=dash_y(h)
9597
9598
9599 @ |h| is an edge structure
9600
9601 @d gr_start_x(A)    (A)->start_x_field
9602 @d gr_stop_x(A)     (A)->stop_x_field
9603 @d gr_dash_link(A)  (A)->next_field
9604
9605 @d gr_dash_list(A)  (A)->list_field
9606 @d gr_dash_y(A)     (A)->y_field
9607
9608 @c
9609 struct mp_dash_list *mp_export_dashes (MP mp, pointer h) {
9610   struct mp_dash_list *dl;
9611   struct mp_dash_item *dh, *di;
9612   pointer p;
9613   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9614         return NULL;
9615   p = dash_list(h);
9616   dl = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_list));
9617   gr_dash_list(dl) = NULL;
9618   gr_dash_y(dl) = dash_y(h);
9619   dh = NULL;
9620   while (p != null_dash) { 
9621     di=mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_item));
9622     gr_dash_link(di) = NULL;
9623     gr_start_x(di) = start_x(p);
9624     gr_stop_x(di) = stop_x(p);
9625     if (dh==NULL) {
9626       gr_dash_list(dl) = di;
9627     } else {
9628       gr_dash_link(dh) = di;
9629     }
9630     dh = di;
9631     p=link(p);
9632   }
9633   return dl;
9634 }
9635
9636
9637 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9638 minx_val(hh)=minx_val(h);
9639 miny_val(hh)=miny_val(h);
9640 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9641 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9642 bbtype(hh)=bbtype(h);
9643 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9644 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9645   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9646 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9647   p=link(p); pp=link(pp);
9648 }
9649 bblast(hh)=pp
9650
9651 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9652 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9653 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9654 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9655
9656 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9657 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9658   pointer hh;  /* the new edge header */
9659   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9660   small_number k;  /* temporary register */
9661   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9662   dash_list(hh)=null_dash;
9663   ref_count(hh)=null;
9664   pp=dummy_loc(hh);
9665   while ( (p!=q) ) {
9666     @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9667   }
9668   obj_tail(hh)=pp;
9669   link(pp)=null;
9670   return hh;
9671 }
9672
9673 @ @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9674 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9675   link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9676   pp=link(pp);
9677   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9678   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9679     corresponding field in |p|@>;
9680   p=link(p);
9681 }
9682
9683 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9684 switch (type(p)) {
9685 case mp_start_clip_code:
9686 case mp_start_bounds_code: 
9687   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9688   break;
9689 case mp_fill_code: 
9690   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9691   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9692   break;
9693 case mp_stroked_code: 
9694   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9695   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9696   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9697   break;
9698 case mp_text_code: 
9699   add_str_ref(text_p(pp));
9700   break;
9701 case mp_stop_clip_code:
9702 case mp_stop_bounds_code: 
9703   break;
9704 }  /* there are no other cases */
9705
9706 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9707 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9708 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9709 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9710 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9711 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9712 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9713 |e| instead.
9714
9715 @d skip_component(A)
9716     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=link((A));
9717     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9718     else 
9719
9720 @c 
9721 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9722   integer lev; /* current nesting level */
9723   lev=0;
9724   do {  
9725    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9726      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9727    }
9728    p=link(p);
9729   } while (lev!=0);
9730   return p;
9731 }
9732
9733 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9734
9735 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9736 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>;
9737 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) {
9738   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9739   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9740   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9741   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9742   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9743   p=dummy_loc(h);
9744   while ( link(p)!=null ) { 
9745     p=link(p);
9746     mp_print_ln(mp);
9747     switch (type(p)) {
9748       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9749     default: 
9750           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9751           break;
9752     }
9753   }
9754   mp_print_nl(mp, "End edges");
9755   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9756 @.End edges?@>
9757   mp_end_diagnostic(mp, true);
9758 }
9759
9760 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9761 case mp_fill_code: 
9762   mp_print(mp, "Filled contour ");
9763   mp_print_obj_color(mp, p);
9764   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9765   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9766   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9767     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9768     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9769     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9770   }
9771   break;
9772
9773 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9774 switch (ljoin_val(p)) {
9775 case 0:
9776   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9777   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9778   break;
9779 case 1:
9780   mp_print(mp, "round joins");
9781   break;
9782 case 2:
9783   mp_print(mp, "beveled joins");
9784   break;
9785 default: 
9786   mp_print(mp, "?? joins");
9787 @.??@>
9788   break;
9789 }
9790
9791 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9792
9793 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9794 switch (lcap_val(p)) {
9795 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9796 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9797 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9798 default: mp_print(mp, "??"); break;
9799 @.??@>
9800 }
9801 mp_print(mp, " ends, ");
9802 @<Print join type for graphical object |p|@>
9803
9804 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9805 black (the default color).
9806
9807 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9808 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>;
9809 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9810   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9811     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9812       mp_print(mp, "greyed ");
9813       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9814     };
9815   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9816     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9817          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9818       mp_print(mp, "processcolored ");
9819       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9820     };
9821   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9822     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9823       mp_print(mp, "colored "); 
9824       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9825     };
9826   }
9827 }
9828
9829 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9830 were a known big node.
9831
9832 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9833 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, small_number k) {
9834   pointer q;  /* last location to print */
9835   q=p+k-1;
9836   mp_print_char(mp, '(');
9837   while ( p<=q ){ 
9838     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9839     if ( p<q ) mp_print_char(mp, ',');
9840     incr(p);
9841   }
9842   mp_print_char(mp, ')');
9843 }
9844
9845 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9846 case mp_stroked_code: 
9847   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9848   mp_print_obj_color(mp, p);
9849   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9850   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9851   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9852     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9853     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9854   }
9855   mp_print_ln(mp);
9856   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9857   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9858   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9859 @.???@>
9860   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9861   break;
9862
9863 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9864 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9865 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9866 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9867 give it any convenient value.
9868
9869 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9870 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9871 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9872 hh=dash_p(p);
9873 pp=dash_list(hh);
9874 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9875   mp_print(mp, " ??");
9876 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9877   while ( pp!=null_dash ) { 
9878     mp_print(mp, "on ");
9879     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9880     mp_print(mp, " off ");
9881     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(link(pp))-stop_x(pp),scf));
9882     pp = link(pp);
9883     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, ' ');
9884   }
9885   mp_print(mp, ") shifted ");
9886   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9887   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9888 }
9889
9890 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9891 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9892   scaled x;  /* the answer */
9893   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9894 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9895   if ( dash_y(h)==0 ) {
9896     x=0; 
9897   } else { 
9898     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9899     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9900   }
9901   return x;
9902 }
9903
9904 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9905 case mp_text_code: 
9906   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp,text_p(p));
9907   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9908   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_ln(mp);
9909   mp_print_obj_color(mp, p);
9910   mp_print(mp, "transformed ");
9911   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9912   break;
9913
9914 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9915 case mp_start_clip_code: 
9916   mp_print(mp, "clipping path:");
9917   mp_print_ln(mp);
9918   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9919   break;
9920 case mp_stop_clip_code: 
9921   mp_print(mp, "stop clipping");
9922   break;
9923
9924 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9925 case mp_start_bounds_code: 
9926   mp_print(mp, "setbounds path:");
9927   mp_print_ln(mp);
9928   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9929   break;
9930 case mp_stop_bounds_code: 
9931   mp_print(mp, "end of setbounds");
9932   break;
9933
9934 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9935 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9936 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9937 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9938 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9939 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9940 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9941 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9942 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9943
9944 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>;
9945 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9946   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9947   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9948   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9949   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9950   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9951   scaled y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9952   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9953         return h;
9954   p0=null;
9955   p=link(dummy_loc(h));
9956   while ( p!=null ) { 
9957     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9958       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9959         and |goto not_found|@>;
9960     }
9961     pp=path_p(p);
9962     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9963     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9964       or |goto not_found| if there is an error@>;
9965     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9966     p=link(p);
9967   }
9968   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9969     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9970   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9971   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9972   return h;
9973 NOT_FOUND: 
9974   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9975 };
9976
9977 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9978
9979 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9980 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any")
9981   ("text, filled regions, or clipping paths.  This time it did")
9982   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9983 mp_put_get_error(mp);
9984 goto NOT_FOUND;
9985 }
9986
9987 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9988
9989 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
9990 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
9991 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9992 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone")
9993   ("in x and there must be no overlapping.  This failed")
9994   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9995 mp_put_get_error(mp);
9996 }
9997
9998 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
9999 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
10000
10001 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
10002 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
10003   an error@>;
10004 rr=pp;
10005 if ( link(pp)!=pp ) {
10006   do {  
10007     qq=rr; rr=link(rr);
10008     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
10009       if there is a problem@>;
10010   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
10011 }
10012 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10013 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
10014 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
10015   start_x(d)=x_coord(pp);
10016   stop_x(d)=x_coord(rr);
10017 } else { 
10018   start_x(d)=x_coord(rr);
10019   stop_x(d)=x_coord(pp);
10020 }
10021
10022 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
10023 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
10024
10025 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
10026 x0=x_coord(qq);
10027 x1=right_x(qq);
10028 x2=left_x(rr);
10029 x3=x_coord(rr);
10030 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
10031   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
10032     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
10033       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10034     }
10035   }
10036 }
10037 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
10038   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
10039     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10040   }
10041 }
10042
10043 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10044   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
10045
10046 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
10047 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
10048   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
10049   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10050   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should")
10051     ("be the same color.  I can\'t handle your color changes")
10052     ("so I'll just make it a solid line instead.");
10053   mp_put_get_error(mp);
10054   goto NOT_FOUND;
10055 }
10056
10057 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10058 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10059 dd=h; /* this makes |link(dd)=dash_list(h)| */
10060 while ( start_x(link(dd))<stop_x(d) )
10061   dd=link(dd);
10062 if ( dd!=h ) {
10063   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10064     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10065 }
10066 link(d)=link(dd);
10067 link(dd)=d
10068
10069 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10070 d=dash_list(h);
10071 while ( (link(d)!=null_dash) )
10072   d=link(d);
10073 dd=dash_list(h);
10074 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10075 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10076   dash_y(h)=abs(y0);
10077 } else if ( d!=dd ) { 
10078   dash_list(h)=link(dd);
10079   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10080   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10081 }
10082
10083 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10084 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10085 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10086 since it is not being used for the return value.
10087
10088 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10089 mp_flush_dash_list(mp, h);
10090 delete_edge_ref(h);
10091 return null
10092
10093 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10094 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10095 smaller dashes.
10096
10097 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10098 d=h;  /* now |link(d)=dash_list(h)| */
10099 while ( link(d)!=null_dash ) {
10100   ds=info(link(d));
10101   if ( ds==null ) { 
10102     d=link(d);
10103   } else {
10104     hh=dash_p(ds);
10105     hsf=dash_scale(ds);
10106     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10107 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10108     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10109       d=link(d);
10110     } else { 
10111       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10112 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10113       @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10114           |hh| and scale factor |ds|@>;
10115     }
10116   }
10117 }
10118
10119 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10120 pointer dln;  /* |link(d)| */
10121 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10122 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10123 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10124 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10125
10126 @ @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10127 dln=link(d);
10128 dd=dash_list(hh);
10129 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10130         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10131 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10132                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10133 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10134 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10135   offset by |xoff|@>;
10136 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10137   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10138   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10139     of |dd|@>;
10140   dd=link(dd);
10141   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10142 }
10143 link(d)=link(dln);
10144 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10145
10146 @ The name of this module is a bit of a lie because we actually just find the
10147 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10148 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10149 in the gap between |dd| and its predecessor.
10150
10151 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10152 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10153   dd=link(dd);
10154 }
10155
10156 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10157 if ( dd==null_dash ) { 
10158   dd=dash_list(hh);
10159   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10160 }
10161
10162 @ At this point we already know that
10163 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10164
10165 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10166 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10167   link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10168   d=link(d);
10169   link(d)=dln;
10170   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10171     start_x(d)=start_x(dln);
10172   else 
10173     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10174   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10175     stop_x(d)=stop_x(dln);
10176   else 
10177     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10178 }
10179
10180 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10181 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10182 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10183 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10184 |maxy|.)
10185
10186 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10187   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10188   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10189   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10190   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10191 }
10192
10193 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10194 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10195 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10196
10197 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10198   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10199   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10200   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10201   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10202   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10203   integer i; /* a loop counter */
10204   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10205     q=link(p);
10206     while (1) { 
10207       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10208         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10209       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10210       if ( d>0 ) { 
10211          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10212          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10213            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10214              update the bounding box to accommodate it@>;
10215            dx=-dx; dy=-dy; 
10216         }
10217       }
10218       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10219          return;
10220       } else {
10221         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10222       } 
10223     }
10224   }
10225 }
10226
10227 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10228 if ( q==link(p) ) { 
10229   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10230   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10231   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10232     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10233     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10234   }
10235 } else { 
10236   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10237   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10238   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10239     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10240     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10241   }
10242 }
10243 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10244 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10245
10246 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10247 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10248 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10249 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10250 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10251
10252 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10253 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10254 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10255 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10256   mp_confusion(mp, "box_ends");
10257 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10258 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10259 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10260 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10261 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10262 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10263 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10264
10265 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10266 do {  
10267   q=p;
10268   p=link(p);
10269 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10270
10271 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10272 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10273 clipping path's bounding box, but this still
10274 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10275 @^recursion@>
10276 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10277 boolean parameter |top_level| is false.
10278
10279 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10280   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10281   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10282   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10283   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10284   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10285   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10286   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10287   while ( link(bblast(h))!=null ) { 
10288     p=link(bblast(h));
10289     bblast(h)=p;
10290     switch (type(p)) {
10291     case mp_stop_clip_code: 
10292       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10293 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10294       break;
10295     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10296     } /* all cases are enumerated above */
10297   }
10298   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10299 }
10300
10301 @ @<Internal library declarations@>=
10302 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10303
10304 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10305 switch (bbtype(h)) {
10306 case no_bounds: 
10307   break;
10308 case bounds_set: 
10309   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10310   break;
10311 case bounds_unset: 
10312   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10313   break;
10314 } /* there are no other cases */
10315
10316 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10317 case mp_fill_code: 
10318   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10319   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10320     x0=minx; y0=miny;
10321     x1=maxx; y1=maxy;
10322     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10323     minx=minx+x0;
10324     miny=miny+y0;
10325     maxx=maxx+x1;
10326     maxy=maxy+y1;
10327   }
10328   mp_adjust_bbox(mp, h);
10329   break;
10330
10331 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10332 case mp_start_bounds_code: 
10333   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10334     bbtype(h)=bounds_unset;
10335   } else { 
10336     bbtype(h)=bounds_set;
10337     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10338     mp_adjust_bbox(mp, h);
10339     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10340       |bblast(h)|@>;
10341   }
10342   break;
10343 case mp_stop_bounds_code: 
10344   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10345 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10346   break;
10347
10348 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10349 lev=1;
10350 while ( lev!=0 ) { 
10351   if ( link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10352 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10353   p=link(p);
10354   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10355   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10356 }
10357 bblast(h)=p
10358
10359 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10360 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10361 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10362 |box_ends| augments it for square end caps.
10363
10364 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10365 case mp_stroked_code: 
10366   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10367   x0=minx; y0=miny;
10368   x1=maxx; y1=maxy;
10369   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10370   minx=minx+x0;
10371   miny=miny+y0;
10372   maxx=maxx+x1;
10373   maxy=maxy+y1;
10374   mp_adjust_bbox(mp, h);
10375   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10376     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10377   break;
10378
10379 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10380 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10381 parameters stored in the text node.
10382
10383 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10384 case mp_text_code: 
10385   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10386   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10387   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10388   minx=tx_val(p);
10389   maxx=minx;
10390   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10391   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10392   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10393   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10394   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10395   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10396   miny=ty_val(p);
10397   maxy=miny;
10398   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10399   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10400   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10401   mp_adjust_bbox(mp, h);
10402   break;
10403
10404 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10405 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10406
10407 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10408 case mp_start_clip_code: 
10409   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10410   x0=minx; y0=miny;
10411   x1=maxx; y1=maxy;
10412   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10413   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10414   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10415     starting at |link(p)|@>;
10416   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10417     |y0|, |y1|@>;
10418   minx=sminx; miny=sminy;
10419   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10420   mp_adjust_bbox(mp, h);
10421   break;
10422
10423 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10424 minx_val(h)=el_gordo;
10425 miny_val(h)=el_gordo;
10426 maxx_val(h)=-el_gordo;
10427 maxy_val(h)=-el_gordo;
10428 mp_set_bbox(mp, h,false)
10429
10430 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10431 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10432 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10433 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10434 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10435
10436 @* \[22] Finding an envelope.
10437 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10438 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10439 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10440 define this as a two step process where the first step is determining what
10441 offset to use for each segment of the path.
10442
10443 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10444 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10445 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10446 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10447 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10448 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10449 to because |l-k| could be negative.)
10450
10451 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10452 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10453 ``envelope spec.''
10454 @^envelope spec@>
10455 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10456 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10457 |h| to the first offset.
10458
10459 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10460
10461 @<Glob...@>=
10462 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10463
10464 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>;
10465 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10466   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10467   pointer p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10468   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10469   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10470   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10471   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10472   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10473   dx0=0; dy0=0;
10474   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10475   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10476   p=c; k_needed=0;
10477   do {  
10478     q=link(p);
10479     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10480       associated with single offsets, after which |q| should
10481       point to the end of the final such cubic@>;
10482   NOT_FOUND:
10483     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10484       might have been introduced by the splitting process@>;
10485   } while (q!=c);
10486   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10487     |offset_prep|@>;
10488   return c;
10489 }
10490
10491 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10492 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10493 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10494 |offset_prep| updates the following pointers
10495
10496 @<Glob...@>=
10497 pointer spec_p1;
10498 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10499
10500 @ @<Set init...@>=
10501 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10502
10503 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10504 n=0; p=h;
10505 do {  
10506   incr(n);
10507   p=link(p);
10508 } while (p!=h)
10509
10510 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10511 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10512 later.
10513
10514 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10515 dxin=x_coord(link(h))-x_coord(knil(h));
10516 dyin=y_coord(link(h))-y_coord(knil(h));
10517 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10518   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10519   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10520 }
10521 w0=h
10522
10523 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10524
10525 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10526 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10527 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10528 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10529 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10530 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10531 on Sarovar.)
10532
10533 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10534 q0=q;
10535 do { 
10536   r=link(p);
10537   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10538        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10539        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10540        r!=p ) {
10541       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10542         to merge |r| into |p|@>;
10543   }
10544   p=r;
10545 } while (p!=q);
10546 /* Check if we removed too much */
10547 if(q!=q0)
10548   q = link(q)
10549
10550 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10551 { k_needed=info(p)-zero_off;
10552   if ( r==q ) { 
10553     q=p;
10554   } else { 
10555     info(p)=k_needed+info(r);
10556     k_needed=0;
10557   };
10558   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10559   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10560   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10561   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10562 }
10563
10564 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10565 routine to work for paths.
10566
10567 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10568 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10569   scaled v; /* an intermediate value */
10570   pointer q,r; /* for list manipulation */
10571   q=link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(p)=r; link(r)=q;
10572   originator(r)=mp_program_code;
10573   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10574   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10575   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10576   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10577   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10578   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10579   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10580   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10581   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10582   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10583   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10584   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10585   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10586 }
10587
10588 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10589
10590 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10591 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10592   pointer q; /* the node that disappears */
10593   q=link(p); link(p)=link(q);
10594   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10595   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10596 }
10597
10598 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10599 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10600 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10601 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10602 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10603 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10604 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10605 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10606 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10607 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10608 We may have to split a cubic into many pieces before each
10609 piece corresponds to a unique offset.
10610
10611 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10612 info(p)=zero_off+k_needed;
10613 k_needed=0;
10614 @<Prepare for derivative computations;
10615   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10616 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10617 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10618   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10619   the direction change at |p|@>;
10620 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10621 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10622 @<Complete the offset splitting process@>;
10623 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10624
10625 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10626 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10627   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10628   while ( k>0 ) { w=link(w); decr(k);  };
10629   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10630   return w;
10631 }
10632
10633 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10634 calculated from the quadratic polynomials
10635 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10636 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10637 Since we may be calculating directions from several cubics
10638 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10639 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10640 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10641 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10642 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10643 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10644 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10645
10646 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10647 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10648 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10649 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10650 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10651 integer max_coef; /* used while scaling */
10652 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10653 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10654 fraction s; /* a temporary value */
10655
10656 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10657 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10658 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10659 x1=left_x(q)-right_x(p);
10660 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10661 y1=left_y(q)-right_y(p);
10662 max_coef=abs(x0);
10663 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10664 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10665 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10666 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10667 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10668 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10669 while ( max_coef<fraction_half ) {
10670   double(max_coef);
10671   double(x0); double(x1); double(x2);
10672   double(y0); double(y1); double(y2);
10673 }
10674
10675 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10676 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10677 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10678 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10679 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10680 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10681 any other value of~|k|.
10682
10683 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10684 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10685 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10686 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10687 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10688 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10689 counterclockwise direction.
10690
10691 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10692 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10693 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10694 the derivative of the cubic following |p|.
10695 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10696 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10697 overall net change in pen offsets.
10698
10699 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10700 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10701   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10702   integer rise, integer turn_amt)  {
10703   pointer ww; /* for list manipulation */
10704   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10705   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10706   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10707   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10708   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10709   pointer q; /* original |link(p)| */
10710   q=link(p);
10711   while (1)  { 
10712     if ( rise>0 ) ww=link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10713     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10714     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10715       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10716     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10717     if ( t>=fraction_one ) {
10718       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10719     }
10720     @<Split the cubic at $t$,
10721       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10722     w=ww;
10723   }
10724 }
10725
10726 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10727 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10728 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10729 begins to fail.
10730
10731 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10732 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10733 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10734   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10735   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10736   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10737   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10738   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10739 } else { 
10740   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10741   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10742   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10743   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10744   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10745 }
10746 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10747
10748 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10749 $(*)$, and it might cross again, yielding another solution of $(*)$.
10750
10751 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10752
10753 mp_split_cubic(mp, p,t); p=link(p); info(p)=zero_off+rise;
10754 decr(turn_amt);
10755 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10756 x0=t_of_the_way(v,x1);
10757 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10758 y0=t_of_the_way(v,y1);
10759 if ( turn_amt<0 ) {
10760   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10761   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10762   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10763   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10764   incr(turn_amt);
10765   if ( (t==fraction_one)&&(link(p)!=q) ) {
10766     info(link(p))=info(link(p))-rise;
10767   } else { 
10768     mp_split_cubic(mp, p,t); info(link(p))=zero_off-rise;
10769     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10770     x2=t_of_the_way(x1,v);
10771     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10772     y2=t_of_the_way(y1,v);
10773   }
10774 }
10775 }
10776
10777 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10778 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10779 direction in the vicinity of |t=0|.
10780
10781 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10782 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10783 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10784 degenerate.
10785
10786 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10787 dx=x0; dy=y0;
10788 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10789   dx=x1; dy=y1;
10790   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10791     dx=x2; dy=y2;
10792   }
10793 }
10794 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10795
10796 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10797 dxin=x2; dyin=y2;
10798 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10799   dxin=x1; dyin=y1;
10800   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10801     dxin=x0; dyin=y0;
10802   }
10803 }
10804
10805 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10806 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10807 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10808 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10809 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10810 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10811
10812 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10813 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10814 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10815 w0=w;
10816 info(p)=info(p)+turn_amt
10817
10818 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10819 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10820 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10821 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10822
10823 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10824 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10825 such edge in order to avoid an infinite loop.
10826
10827 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10828 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10829                          scaled dy, boolean  ccw) {
10830   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10831   integer s; /* turn amount so far */
10832   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10833   s=0;
10834   if ( ccw ) { 
10835     ww=link(w);
10836     do {  
10837       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10838                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10839       if ( t<0 ) break;
10840       incr(s);
10841       w=ww; ww=link(ww);
10842     } while (t>0);
10843   } else { 
10844     ww=knil(w);
10845     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10846                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10847       decr(s);
10848       w=ww; ww=knil(ww);
10849     }
10850   }
10851   return s;
10852 }
10853
10854 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10855 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10856 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10857 of~|h|.
10858
10859 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10860
10861 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10862 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10863 if ( link(c)==c ) {
10864   info(c)=zero_off+n;
10865 } else { 
10866   fix_by(k_needed);
10867   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=link(w0);  };
10868   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10869   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10870   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10871 }
10872 return c
10873
10874 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10875 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10876 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10877
10878 @<Complete the offset splitting process@>=
10879 ww=knil(w);
10880 @<Compute test coeff...@>;
10881 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10882   |t:=fraction_one+1|@>;
10883 if ( t>fraction_one ) {
10884   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10885 } else {
10886   mp_split_cubic(mp, p,t); r=link(p);
10887   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10888   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10889   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10890   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10891   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10892   info(r)=zero_off-1;
10893   if ( turn_amt>=0 ) {
10894     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10895     if ( t1>0 ) t1=0;
10896     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10897     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10898     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10899     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10900   } else {
10901     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10902   }
10903 }
10904
10905 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10906 mp_split_cubic(mp, r,t); info(link(r))=zero_off+1;
10907 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10908 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10909 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10910 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10911 mp_fin_offset_prep(mp, link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10912 x2=x0a; y2=y0a
10913
10914 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10915 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10916 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10917 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10918 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10919 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10920 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10921 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10922
10923 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10924 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10925 if ( turn_amt>=0 ) {
10926   if ( t2<0 ) {
10927     t=fraction_one+1;
10928   } else { 
10929     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10930     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10931     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10932     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10933     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10934     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10935     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10936   }
10937 } else if ( t>fraction_one ) {
10938   t=fraction_one;
10939 }
10940
10941 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10942 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10943 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10944 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10945
10946 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10947 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10948 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10949 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10950
10951 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10952 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10953 if ( d_sign==0 ) {
10954   @<Check rotation direction based on node position@>
10955 }
10956 if ( d_sign==0 ) {
10957   if ( dx==0 ) {
10958     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10959   } else {
10960     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10961   }
10962 }
10963 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10964   more than $180^\circ$@>;
10965 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10966 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10967
10968 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10969 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10970 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10971 Otherwise we proceed to the cusp code.
10972
10973 @<Check rotation direction based on node position@>=
10974 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10975 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10976 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10977   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10978
10979 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10980 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10981 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10982 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10983 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10984
10985 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10986 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10987 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10988 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10989 if ( t0>0 ) {
10990   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
10991   u0=t_of_the_way(x0,x1);
10992   u1=t_of_the_way(x1,x2);
10993   v0=t_of_the_way(y0,y1);
10994   v1=t_of_the_way(y1,y2);
10995 } else { 
10996   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
10997   u0=t_of_the_way(x2,x1);
10998   u1=t_of_the_way(x1,x0);
10999   v0=t_of_the_way(y2,y1);
11000   v1=t_of_the_way(y1,y0);
11001 }
11002 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
11003    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
11004
11005 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
11006 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
11007
11008 @c 
11009 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, char *s) {
11010   pointer p,q; /* list traversal */
11011   pointer w; /* the current pen offset */
11012   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
11013   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
11014   mp_print_ln(mp);
11015   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
11016   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
11017   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11018   do { 
11019     while (1) {  
11020       q=link(p);
11021       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
11022       p=q;
11023           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
11024         break;
11025     }
11026     if ( info(p)!=zero_off ) {
11027       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
11028     }
11029   } while (p!=cur_spec);
11030   mp_print_nl(mp, " & cycle");
11031   mp_end_diagnostic(mp, true);
11032 }
11033
11034 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
11035
11036   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
11037   mp_print(mp, " % ");
11038   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
11039   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
11040   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11041 }
11042
11043 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
11044
11045   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
11046   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
11047   mp_print(mp, " and ");
11048   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
11049   mp_print_nl(mp, " ..");
11050   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
11051 }
11052
11053 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11054 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11055 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11056 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11057 the envelope.
11058
11059 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11060 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11061 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11062 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11063 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11064 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11065 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11066
11067 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11068 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11069 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11070
11071 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>;
11072 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, small_number ljoin,
11073   small_number lcap, scaled miterlim) {
11074   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11075   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11076   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11077   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11078   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11079   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11080   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11081   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11082   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11083   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11084     the initial offset@>;
11085   w=h;
11086   p=c;
11087   do {  
11088     q=link(p); q0=q;
11089     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11090     k=info(q);
11091     k0=k; w0=w;
11092     if ( k!=zero_off ) {
11093       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11094     }
11095     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11096     while ( k!=zero_off ) { 
11097       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11098       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11099          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11100     };
11101     if ( q!=link(p) ) {
11102       @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11103         required by |join_type|@>;
11104     }
11105     p=q;
11106   } while (q0!=c);
11107   return c;
11108 }
11109
11110 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11111 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11112 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11113   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11114 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11115
11116 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11117 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11118 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11119 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11120 envelope degenerate as well.
11121
11122 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11123 if ( k<zero_off ) {
11124   join_type=2;
11125 } else {
11126   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11127   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11128   else join_type=2-lcap;
11129   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11130     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11131       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11132     if ( join_type==0 ) {
11133       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11134         then set |join_type:=2|@>;
11135     }
11136   }
11137 }
11138
11139 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11140
11141   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11142       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11143   if ( tmp<unity )
11144     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11145 }
11146
11147 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11148 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11149 scaled tmp; /* a temporary value */
11150
11151 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11152 knot in which case they get shifted at the very end.
11153
11154 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11155 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11156 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11157 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11158 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11159 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11160 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11161 left_type(q)=mp_explicit;
11162 right_type(q)=mp_explicit
11163
11164 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11165 if ( k>zero_off ){ w=link(w); decr(k);  }
11166 else { w=knil(w); incr(k);  }
11167
11168 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11169 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11170 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11171
11172 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11173 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11174   /* returns the inserted knot */
11175   pointer r; /* the new knot */
11176   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11177   link(r)=link(q); link(q)=r;
11178   right_x(r)=right_x(q);
11179   right_y(r)=right_y(q);
11180   x_coord(r)=x;
11181   y_coord(r)=y;
11182   right_x(q)=x_coord(q);
11183   right_y(q)=y_coord(q);
11184   left_x(r)=x_coord(r);
11185   left_y(r)=y_coord(r);
11186   left_type(r)=mp_explicit;
11187   right_type(r)=mp_explicit;
11188   originator(r)=mp_program_code;
11189   return r;
11190 }
11191
11192 @ After setting |p:=link(p)|, either |join_type=1| or |q=link(p)|.
11193
11194 @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11195
11196   p=link(p);
11197   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11198     if ( join_type==0 ) {
11199       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11200     } else {
11201       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11202         squared join@>;
11203     }
11204     if ( r!=null ) { 
11205       right_x(r)=x_coord(r);
11206       right_y(r)=y_coord(r);
11207     }
11208   }
11209 }
11210
11211 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11212 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11213
11214 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11215
11216   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11217   if ( abs(det)<26844 ) { 
11218      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11219   } else { 
11220     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11221         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11222     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11223     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11224       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11225   }
11226 }
11227
11228 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11229 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11230
11231 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11232
11233   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11234   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11235   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11236     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11237   }
11238   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11239     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11240   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11241                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11242   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11243                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11244   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11245                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11246   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11247                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11248 }
11249
11250 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11251 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11252 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11253 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11254 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11255
11256 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11257 from zero to |max_ht|.
11258
11259 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11260 max_ht=0;
11261 kk=zero_off;
11262 ww=w;
11263 while (1)  { 
11264   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11265   if ( kk==k0 ) break;
11266   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11267       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11268   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11269 }
11270
11271
11272 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11273 if ( kk>k0 ) { ww=link(ww); decr(kk);  }
11274 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11275
11276 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11277 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11278   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11279   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11280   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11281   link(mp->spec_p2)=link(mp->spec_p1);
11282   link(mp->spec_p1)=c;
11283   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11284   c=mp->spec_p1;
11285   if ( c!=link(c) ) {
11286     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11287     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11288   } else {
11289     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11290   }
11291 }
11292
11293 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11294
11295   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11296   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11297   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11298 }
11299
11300 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11301 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11302
11303 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11304 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11305 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11306 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11307   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11308   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11309   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11310     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11311     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11312     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11313       dxin=dxin+x_coord(w);
11314       dyin=dyin+y_coord(w);
11315     }
11316   }
11317 }
11318 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11319 if ( tmp==0 ) {
11320   join_type=2;
11321 } else { 
11322   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11323   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11324   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11325 }
11326
11327 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11328 and~|r| have already been offset by |h|.
11329
11330 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11331 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11332 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11333 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11334   r=link(q);
11335   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11336   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11337   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11338     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11339     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11340   }
11341 }
11342 if ( q==c ) {
11343   dxout=dxout-x_coord(h);
11344   dyout=dyout-y_coord(h);
11345 }
11346 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11347 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11348 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11349 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11350 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11351
11352 @* \[23] Direction and intersection times.
11353 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11354 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11355 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11356 we shall consider operations that determine special times associated with
11357 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11358 a pair of times at which two paths cross each other.
11359
11360 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11361 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11362 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11363 it will be nonnegative.
11364
11365 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11366 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11367 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11368 assumed to match any given direction at time~|t|.
11369
11370 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11371 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11372 to find when a given path first travels ``due east.''
11373
11374 @c 
11375 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11376   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11377   pointer p,q; /* for list traversal */
11378   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11379   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11380   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11381   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11382     but |return| with zero result if it's zero@>;
11383   n=0; p=h; phi=0;
11384   while (1) { 
11385     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11386     q=link(p);
11387     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11388       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11389       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11390     p=q; n=n+unity;
11391   }
11392   return (-unity);
11393 FOUND: 
11394   return (n+tt);
11395 }
11396
11397 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11398 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11399   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11400   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11401 } else if ( x==0 ) { 
11402   return 0;
11403 } else  { 
11404   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11405   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11406 }
11407
11408 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11409 derivative $${\textstyle1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11410 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11411 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11412 in order to achieve better accuracy.
11413
11414 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11415 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11416 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11417 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11418
11419 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11420 tt=0;
11421 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11422   points of the rotated derivatives@>;
11423 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11424 if ( n>0 ) { 
11425   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11426   if ( p==h ) break;
11427   };
11428 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11429 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11430   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11431
11432 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11433 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11434 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11435 fraction t; /* temp storage */
11436
11437 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11438 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11439 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11440 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11441 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11442 max=abs(x1);
11443 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11444 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11445 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11446 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11447 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11448 if ( max==0 ) goto FOUND;
11449 while ( max<fraction_half ){ 
11450   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11451   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11452 }
11453 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11454 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11455 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11456 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11457 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11458 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11459
11460 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11461 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11462 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11463 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11464
11465 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11466 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11467 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11468 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11469 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11470 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11471 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11472 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11473 identically zero.
11474
11475 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11476 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11477 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11478   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11479     either |goto found| or |goto done|@>;
11480 }
11481 if ( y1<=0 ) {
11482   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11483   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11484 }
11485 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11486   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11487 DONE:
11488
11489 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11490 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11491
11492 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11493 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11494 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11495 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11496 do the right thing.
11497
11498 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11499
11500 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11501 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11502 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11503 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11504 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11505 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11506 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11507 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11508 if ( y2>0 ) y2=0;
11509 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11510 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11511 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11512 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11513 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11514   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11515 }
11516
11517 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11518     either |goto found| or |goto done|@>=
11519
11520   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11521     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11522     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11523     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11524     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11525   } else if ( y3==0 ) {
11526     if ( y1==0 ) {
11527       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11528     } else if ( x3>=0 ) {
11529       tt=unity; goto FOUND;
11530     }
11531   }
11532   goto DONE;
11533 }
11534
11535 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11536 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11537 traveling east.
11538
11539 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11540
11541   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11542   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11543   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11544     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11545   }
11546 }
11547
11548 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11549 of the general bisection scheme described in the introduction to
11550 |crossing_point|.\
11551 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11552 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11553 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11554 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11555 the smallest rectangle that encloses
11556 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11557 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11558 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11559 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11560 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11561 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11562 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11563 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11564
11565 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11566 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11567 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11568 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11569 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11570 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11571 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11572 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11573 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11574 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11575 $x\submin\L u\submax$. Letting
11576 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11577   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11578 we have $u\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11579 reduces to
11580 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11581 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11582 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11583 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11584 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11585 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11586 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11587
11588 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11589 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11590 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11591 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11592 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11593 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11594 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11595 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11596 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11597 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11598 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11599 constrained by lexicographic order.
11600
11601 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11602 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11603 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11604 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11605 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11606 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11607 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11608 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11609 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11610
11611 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11612 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11613 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11614 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11615 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11616 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11617 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11618 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11619
11620 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11621 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11622 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11623 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11624
11625 @<Glob...@>=
11626 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11627
11628 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11629 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11630 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11631 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11632
11633 The following macros define the allocation of stack positions to
11634 the quantities needed for bisection-intersection.
11635
11636 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11637 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11638 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11639 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11640   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11641 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11642   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11643 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11644 @#
11645 @d u_packet(A) ((A)-5)
11646 @d v_packet(A) ((A)-10)
11647 @d x_packet(A) ((A)-15)
11648 @d y_packet(A) ((A)-20)
11649 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11650 @d r_packets mp->bisect_ptr
11651 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11652 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11653 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11654 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11655 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11656 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11657 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11658 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11659 @#
11660 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11661 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11662 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11663 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11664 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11665 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11666 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11667 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11668 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11669 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11670 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11671 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11672 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11673 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11674 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11675 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11676 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11677 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11678 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11679 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11680 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11681 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11682 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11683 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11684 @#
11685 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11686 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11687 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11688 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11689 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11690 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11691
11692 @<Glob...@>=
11693 integer *bisect_stack;
11694 unsigned int bisect_ptr;
11695
11696 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11697 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11698
11699 @ @<Dealloc variables@>=
11700 xfree(mp->bisect_stack);
11701
11702 @ @<Check the ``constant''...@>=
11703 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11704
11705 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11706 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11707
11708 @d set_min_max(A) 
11709   if ( stack_1((A))<0 ) {
11710     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11711       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11712       else stack_min((A))=stack_1((A));
11713       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11714       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11715     } else { 
11716       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11717       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11718       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11719       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11720     }
11721   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11722     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11723     else stack_max((A))=stack_1((A));
11724     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11725     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11726   } else  { 
11727     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11728     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11729     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11730     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11731   }
11732
11733 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11734 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11735 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11736 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11737 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11738
11739 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11740 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11741 if it has backtracked
11742 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11743 of fruitless computation would be possible).
11744
11745 @d max_patience 5000
11746
11747 @<Glob...@>=
11748 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11749 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11750 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11751
11752 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11753 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,link(p))|
11754 and |(pp,link(pp))|, respectively.
11755
11756 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11757   pointer q,qq; /* |link(p)|, |link(pp)| */
11758   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11759   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11760 CONTINUE:
11761   while (1) { 
11762     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11763     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11764     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11765     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11766     { 
11767       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11768         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11769            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); return;
11770         }
11771         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11772       }
11773       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11774       goto CONTINUE;
11775     }
11776     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11777       decr(mp->time_to_go);
11778     } else { 
11779       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11780         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11781       }
11782       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11783     }
11784     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11785   }
11786 }
11787
11788 @ The following variables are global, although they are used only by
11789 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11790 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11791
11792 @<Glob...@>=
11793 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11794 integer tol; /* bound on the uncertainly in the overlap test */
11795 unsigned int uv;
11796 unsigned int xy; /* pointers to the current packets of interest */
11797 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11798 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11799
11800 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11801 integer overflow will not occur.
11802
11803 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11804 q=link(p); qq=link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11805 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11806 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11807 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11808 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11809 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11810 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11811 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11812 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11813 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11814 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11815 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11816
11817 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11818 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11819 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11820 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11821 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11822 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11823 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11824 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11825 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11826 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11827 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11828 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11829 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11830 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11831 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11832 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11833 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11834 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11835 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11836 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11837 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11838 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11839 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11840 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11841 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11842 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11843 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11844 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11845 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11846
11847 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11848 NOT_FOUND: 
11849 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11850   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11851      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11852   } else { 
11853     incr(mp->cur_t);
11854     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11855       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11856     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11857       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11858     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11859     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11860          /* switch from |r_packet| to |l_packet| */
11861     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11862       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11863     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11864       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11865   }
11866 } else { 
11867   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11868   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11869     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11870   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11871     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11872   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11873 }
11874
11875 @ @<Descend to the previous level...@>=
11876
11877   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11878   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11879   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11880   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11881   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11882   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11883   goto NOT_FOUND;
11884 }
11885
11886 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11887 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11888 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11889 |cur_t| and~|cur_tt|.
11890
11891 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11892   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11893   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11894   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11895   mp->tol_step=0;
11896   do {  
11897     n=-unity; p=h;
11898     do {  
11899       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11900         nn=-unity; pp=hh;
11901         do {  
11902           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11903             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11904             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11905               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11906               return;
11907             }
11908           }
11909           nn=nn+unity; pp=link(pp);
11910         } while (pp!=hh);
11911       }
11912       n=n+unity; p=link(p);
11913     } while (p!=h);
11914     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11915   } while (mp->tol_step<=3);
11916   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11917 }
11918
11919 @ @<Change one-point paths...@>=
11920 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11921   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11922   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11923 }
11924 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11925   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11926   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11927 }
11928
11929 @* \[24] Dynamic linear equations.
11930 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11931 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11932 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11933 different types of numeric values:
11934
11935 \smallskip\hang
11936 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11937 of the variable whose address is~|p|.
11938
11939 \smallskip\hang
11940 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11941 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11942 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11943 coefficients.
11944
11945 \smallskip\hang
11946 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11947 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11948 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11949 that refers to this one is actually referring to the future value of
11950 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11951 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11952 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11953
11954 \smallskip\hang
11955 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11956 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11957
11958 \smallskip\hang
11959 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11960
11961 \smallskip\noindent
11962 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11963 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11964 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11965 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11966 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11967 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11968 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11969 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11970 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11971
11972
11973 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11974 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11975
11976 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11977 @d max_indep_vars 0177777777 /* $2^{25}-1$ */
11978 @d max_serial_no 017777777700 /* |max_indep_vars*s_scale| */
11979 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11980   { if ( mp->serial_no==max_serial_no )
11981     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11982   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11983   value((A))=mp->serial_no;
11984   }
11985
11986 @<Glob...@>=
11987 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11988
11989 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
11990
11991 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
11992 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
11993 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
11994 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
11995 of $\alpha_1$; and |link(p)| points to the dependency list
11996 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
11997 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
11998 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
11999 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
12000 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
12001 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
12002 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
12003 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
12004 the ordering can affect the computed results.)
12005
12006 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
12007 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
12008 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
12009 allocated node
12010 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
12011 |link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
12012 otherwise |link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
12013 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
12014 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
12015 occurs in location~|q|, then |link(q)| points to the next dependent
12016 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
12017
12018 @d dep_list(A) link(value_loc((A)))
12019   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
12020 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
12021   /* the other half; makes a doubly linked list */
12022 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
12023
12024 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
12025 link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
12026 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
12027
12028 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
12029 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
12030 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
12031 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
12032 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
12033 nodes reachable from |dep_head|.
12034
12035 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
12036 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
12037 to indicate the scaling of the coefficients.
12038
12039 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
12040 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, small_number t) {
12041   integer v; /* a coefficient */
12042   pointer pp,q; /* for list manipulation */
12043   pp=p;
12044   while (1) { 
12045     v=abs(value(p)); q=info(p);
12046     if ( q==null ) { /* the constant term */
12047       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
12048          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12049          mp_print_scaled(mp, value(p));
12050       }
12051       return;
12052     }
12053     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12054     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12055 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12056     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12057     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12058     p=link(p);
12059   }
12060 }
12061
12062 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12063 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, '-');
12064 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12065 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12066 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12067
12068 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12069 is returned by the following simple function.
12070
12071 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12072   fraction x; /* the maximum so far */
12073   x=0;
12074   while ( info(p)!=null ) {
12075     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12076     p=link(p);
12077   }
12078   return x;
12079 }
12080
12081 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12082 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12083 to dependency lists and |f| is a fraction.
12084
12085 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12086 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12087 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12088 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12089 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12090 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12091 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12092
12093 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12094 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12095 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12096 be equated to zero.
12097
12098 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12099 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12100 the dependency list that they produce.
12101
12102 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12103 @d independent_needing_fix 0
12104
12105 @<Glob...@>=
12106 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12107 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12108 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12109
12110 @ @<Set init...@>=
12111 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12112
12113 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12114 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12115 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12116 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12117
12118 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12119
12120 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12121 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12122 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12123 as the original constant term of~|p|.
12124
12125 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12126 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12127 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12128 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12129 proto-dependencies.
12130
12131 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12132 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12133 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12134 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12135
12136 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12137 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12138                       pointer q, small_number t, small_number tt) ;
12139
12140 @ @c
12141 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12142                       pointer q, small_number t, small_number tt) {
12143   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12144   pointer r,s; /* for list manipulation */
12145   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12146   integer v; /* temporary register */
12147   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12148   else mp_threshold=scaled_threshold;
12149   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12150   while (1) {
12151     if ( pp==qq ) {
12152       if ( pp==null ) {
12153        break;
12154       } else {
12155         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12156           corresponding term from |q|@>
12157       }
12158     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12159       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12160     } else { 
12161      link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12162     }
12163   }
12164   if ( t==mp_dependent )
12165     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12166   else  
12167     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12168   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12169   return link(temp_head);
12170 }
12171
12172 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12173
12174   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12175   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12176   value(p)=v; s=p; p=link(p);
12177   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12178     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12179   } else {
12180     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12181       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12182     }
12183     link(r)=s; r=s;
12184   };
12185   pp=info(p); q=link(q); qq=info(q);
12186 }
12187
12188 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12189
12190   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12191   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12192   if ( abs(v)>halfp(mp_threshold) ) { 
12193     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12194     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12195       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12196     }
12197     link(r)=s; r=s;
12198   }
12199   q=link(q); qq=info(q);
12200 }
12201
12202 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12203 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12204 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12205
12206 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, small_number t) {
12207   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12208   pointer r,s; /* for list manipulation */
12209   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12210   integer v; /* temporary register */
12211   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12212   else mp_threshold=scaled_threshold;
12213   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12214   while (1) {
12215     if ( pp==qq ) {
12216       if ( pp==null ) {
12217         break;
12218       } else {
12219         @<Contribute a term from |p|, plus the
12220           corresponding term from |q|@>
12221       }
12222     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12223       s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12224       q=link(q); qq=info(q); link(r)=s; r=s;
12225     } else { 
12226       link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12227     }
12228   }
12229   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12230   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12231   return link(temp_head);
12232 }
12233
12234 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12235
12236   v=value(p)+value(q);
12237   value(p)=v; s=p; p=link(p); pp=info(p);
12238   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12239     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12240   } else { 
12241     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12242       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12243     }
12244     link(r)=s; r=s;
12245   }
12246   q=link(q); qq=info(q);
12247 }
12248
12249 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12250 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12251 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12252 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12253 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12254 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12255 and |v_is_scaled=true|.
12256
12257 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, small_number t0,
12258                          small_number t1, boolean v_is_scaled) {
12259   pointer r,s; /* for list manipulation */
12260   integer w; /* tentative coefficient */
12261   integer mp_threshold;
12262   boolean scaling_down;
12263   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=! v_is_scaled;
12264   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12265   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12266   r=temp_head;
12267   while ( info(p)!=null ) {    
12268     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12269     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12270     if ( abs(w)<=mp_threshold ) { 
12271       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12272     } else {
12273       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12274         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12275       }
12276       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12277     }
12278   }
12279   link(r)=p;
12280   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12281   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12282   return link(temp_head);
12283 };
12284
12285 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12286 by a given |scaled| constant.
12287
12288 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12289 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12290   t0, small_number t1) ;
12291
12292 @ @c
12293 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12294   t0, small_number t1) {
12295   pointer r,s; /* for list manipulation */
12296   integer w; /* tentative coefficient */
12297   integer mp_threshold;
12298   boolean scaling_down;
12299   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12300   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12301   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12302   r=temp_head;
12303   while ( info( p)!=null ) {
12304     if ( scaling_down ) {
12305       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12306       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12307     } else {
12308       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12309     }
12310     if ( abs(w)<=mp_threshold ) {
12311       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12312     } else { 
12313       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12314          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12315       }
12316       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12317     }
12318   }
12319   link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12320   return link(temp_head);
12321 };
12322
12323 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12324 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12325 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12326 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12327
12328 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12329 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12330 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12331 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12332 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12333
12334 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12335            pointer x, pointer q, small_number t) {
12336   pointer r,s; /* for list manipulation */
12337   integer v; /* coefficient of |x| */
12338   integer sx; /* serial number of |x| */
12339   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12340   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=link(s); };
12341   if ( info(s)!=x ) { 
12342     return p;
12343   } else { 
12344     link(temp_head)=p; link(r)=link(s); v=value(s);
12345     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12346     return mp_p_plus_fq(mp, link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12347   }
12348 }
12349
12350 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12351 has just received a known value that's out of the required range.
12352
12353 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12354 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12355
12356 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12357   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12358     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, ')');
12359 @.Value is too large@>
12360     help4("The equation I just processed has given some variable")
12361       ("a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope")
12362       ("with that big value; but it might be dangerous.")
12363       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12364     mp_error(mp);
12365   }
12366 }
12367
12368 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12369 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12370 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12371
12372 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12373 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12374
12375 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12376   int t; /* the previous type */
12377   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
12378   link(prev_dep(p))=link(q); t=type(p);
12379   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12380   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12381   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12382     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12383 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12384     mp_print_variable_name(mp, p); 
12385     mp_print_char(mp, '='); mp_print_scaled(mp, value(p));
12386     mp_end_diagnostic(mp, false);
12387   }
12388   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12389     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12390     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12391   }
12392 }
12393
12394 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12395 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12396 whose coefficients must be divided by~4.
12397
12398 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12399 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12400
12401 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12402 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12403
12404 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12405   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12406   pointer x; /* an independent variable */
12407   r=link(dep_head); s=null;
12408   while ( r!=dep_head ){ 
12409     t=r;
12410     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12411       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12412     r=link(q);
12413     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12414   }
12415   while ( s!=null ) { 
12416     p=link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12417     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12418   }
12419   mp->fix_needed=false;
12420 }
12421
12422 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12423
12424 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12425 r=value_loc(t); /* |link(r)=dep_list(t)| */
12426 while (1) { 
12427   q=link(r); x=info(q);
12428   if ( x==null ) break;
12429   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12430     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12431       p=mp_get_avail(mp); link(p)=s; s=p;
12432       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12433     }
12434     value(q)=value(q) / 4;
12435     if ( value(q)==0 ) {
12436       link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12437     }
12438   }
12439   r=q;
12440 }
12441
12442
12443 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12444 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12445 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12446
12447 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12448   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12449   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12450   r=link(dep_head); link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12451   link(dep_head)=q;
12452 }
12453
12454 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12455 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12456 a constant term.
12457
12458 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12459   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12460   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12461   return mp->dep_final;
12462 }
12463
12464 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12465 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12466 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12467 `|x+0|'.
12468
12469 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12470 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12471 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12472 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12473 |dep_final|.
12474
12475 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12476   pointer q; /* the new dependency list */
12477   integer m; /* the number of doublings */
12478   m=value(p) % s_scale;
12479   if ( m>28 ) {
12480     return mp_const_dependency(mp, 0);
12481   } else { 
12482     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12483     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12484     link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12485     return q;
12486   }
12487 }
12488
12489 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12490
12491 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12492   pointer q; /* the new dependency list */
12493   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12494   while (1) { 
12495     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12496     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12497     link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12498     mp->dep_final=link(mp->dep_final); p=link(p);
12499   }
12500   return q;
12501 }
12502
12503 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12504 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12505 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12506 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12507 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12508 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12509 thereby possibly making other dependent variables known.
12510
12511 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12512
12513 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, small_number t) {
12514   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12515   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12516   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12517   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12518   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12519   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12520   integer w; /* a tentative coefficient */
12521    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12522   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12523   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12524   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12525     @<Display the new dependency@>;
12526   }
12527   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12528   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12529   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12530 }
12531
12532 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12533 q=p; r=link(p); v=value(q);
12534 while ( info(r)!=null ) { 
12535   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12536   r=link(r);
12537 }
12538
12539 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12540 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12541 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12542
12543 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12544 s=temp_head; link(s)=p; r=p;
12545 do { 
12546   if ( r==q ) {
12547     link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12548   } else  { 
12549     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12550     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12551       link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12552     } else { 
12553       value(r)=-w; s=r;
12554     }
12555   }
12556   r=link(s);
12557 } while (info(r)!=null);
12558 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12559   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12560 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12561   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12562 }
12563 final_node=r; p=link(temp_head)
12564
12565 @ @<Display the new dependency@>=
12566 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12567   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12568   mp_print_variable_name(mp, x);
12569 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12570   w=n;
12571   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12572   mp_print_char(mp, '='); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12573   mp_end_diagnostic(mp, false);
12574 }
12575
12576 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12577 prev_r=dep_head; r=link(dep_head);
12578 while ( r!=dep_head ) {
12579   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12580   if ( info(q)==null ) {
12581     mp_make_known(mp, r,q);
12582   } else { 
12583     dep_list(r)=q;
12584     do {  q=link(q); } while (info(q)!=null);
12585     prev_r=q;
12586   }
12587   r=link(prev_r);
12588 }
12589
12590 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12591 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12592 if ( info(p)==null ) {
12593   type(x)=mp_known;
12594   value(x)=value(p);
12595   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12596   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12597   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12598     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12599     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12600   }
12601 } else { 
12602   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12603   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12604 }
12605
12606 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12607
12608   s=temp_head; link(temp_head)=p; r=p;
12609   do {  
12610     if ( n>30 ) w=0;
12611     else w=value(r) / two_to_the(n);
12612     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12613       link(s)=link(r);
12614       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12615     } else { 
12616       value(r)=w; s=r;
12617     }
12618     r=link(s);
12619   } while (info(s)!=null);
12620   p=link(temp_head);
12621 }
12622
12623 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12624 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12625
12626 @<Check the list of linear dependencies@>=
12627 q=dep_head; p=link(q);
12628 while ( p!=dep_head ) {
12629   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12630     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12631 @.Bad PREVDEP...@>
12632   }
12633   p=dep_list(p);
12634   while (1) {
12635     r=info(p); q=p; p=link(q);
12636     if ( r==null ) break;
12637     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12638       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12639 @.Out of order...@>
12640     }
12641   }
12642 }
12643
12644 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12645 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12646 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12647 and the components of pair and transform variables are handled in the
12648 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12649 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12650
12651 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12652 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12653 either equal to each other, or they're not.
12654
12655 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12656 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12657 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12658 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12659 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12660 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12661 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12662 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12663
12664 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12665 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12666 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12667 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12668 lots of memory space.
12669
12670 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12671 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12672
12673 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12674   pointer q; /* the new capsule node */
12675   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12676   type(q)=type(p);
12677   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12678   value(p)=q;
12679   return q;
12680 }
12681
12682 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12683 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12684 without recycling the storage.
12685
12686 @<Declare the recycling subroutines@>=
12687 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12688   pointer q; 
12689   q=value(p);
12690   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12691     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12692     value(q)=value(p);
12693   }
12694 }
12695
12696 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12697 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12698 propagation of values.
12699
12700 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12701 value, it will soon be recycled.
12702
12703 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12704   small_number t; /* the type of ring |p| */
12705   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12706   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12707   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12708   do {  
12709     r=value(q); type(q)=t;
12710     switch (t) {
12711     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12712     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12713     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12714     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12715     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12716     } /* there ain't no more cases */
12717     q=r;
12718   } while (q!=p);
12719 }
12720
12721 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12722 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12723
12724 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12725   pointer r; /* traverses one list */
12726   r=value(p);
12727   while ( r!=p ) {
12728     if ( r==q ) {
12729       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12730       return;
12731     };
12732     r=value(r);
12733   }
12734   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12735 }
12736
12737 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12738
12739   print_err("Redundant equation");
12740 @.Redundant equation@>
12741   help2("I already knew that this equation was true.")
12742    ("But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12743   mp_put_get_error(mp);
12744 }
12745
12746 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12747 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12748 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12749 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12750 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12751 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12752 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12753 which may be regarded as commands. And the output routines are
12754 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12755 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12756 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12757 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12758 actually controls the activities.
12759
12760 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12761 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12762 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12763 representing the next input token.
12764 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12765   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12766    given earlier;}\cr
12767   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12768   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12769    just scanned,}\cr
12770   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12771    or capsule token.}\cr}}$$
12772 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12773 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12774 may be only partially finished with the reading of several files (for
12775 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12776 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12777 finished reading some text that the user has inserted online,
12778 and so on. When reading a character file, the characters must be
12779 converted to tokens; comments and blank spaces must
12780 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12781
12782 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12783 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12784 activities, and there is a finite state control for each level of the
12785 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12786 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12787
12788 @<Glob...@>=
12789 eight_bits cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12790 integer cur_mod; /* operand of current command */
12791 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12792
12793 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12794 command code and its modifier.
12795 It consists of a rather tedious sequence of print
12796 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12797 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12798 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12799 corresponding |primitive| calls.
12800
12801 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12802 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12803  switch (c) {
12804   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12805   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12806   }
12807 }
12808
12809 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12810 user's transcript file.
12811
12812 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12813
12814 @c 
12815 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12816   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12817   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, '}');
12818   mp_end_diagnostic(mp, false);
12819 }
12820
12821 @* \[27] Input stacks and states.
12822 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12823 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12824 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12825 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12826 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12827
12828 @<Types...@>=
12829 typedef struct {
12830   quarterword index_field;
12831   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12832 } in_state_record;
12833
12834 @ @<Glob...@>=
12835 in_state_record *input_stack;
12836 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12837 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12838 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12839 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12840
12841 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12842 mp->stack_size = 300;
12843 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12844
12845 @ @<Dealloc variables@>=
12846 xfree(mp->input_stack);
12847
12848 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12849 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12850 |cur_input| are defined in the same way:
12851
12852 @d index mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12853 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12854 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12855 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12856
12857 @ Let's look more closely now at the five control variables
12858 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12859 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12860 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12861 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12862 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12863 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12864 the other lines when it is finished with the present input file.
12865
12866 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12867 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12868 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12869 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12870
12871 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12872 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12873 |limit| is the location of the last character present. We always have
12874 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12875 that the end of a line is easily sensed.
12876
12877 The |name| variable is a string number that designates the name of
12878 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12879 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12880
12881 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12882 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12883 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12884 @d max_spec_src is_scantok
12885
12886 @ Additional information about the current line is available via the
12887 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12888 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12889 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12890 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12891 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12892 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12893 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12894 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12895
12896 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12897 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12898 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12899 when we are not reading a token list.
12900
12901 If we are not currently reading from the terminal,
12902 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12903 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12904 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12905
12906 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12907 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12908 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12909 the line number for each file in the |input_file| array.
12910
12911 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12912 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12913 from the input stack.
12914 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12915 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12916 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12917 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12918 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12919 read.
12920
12921 If more information about the input state is needed, it can be
12922 included in small arrays like those shown here. For example,
12923 the current page or segment number in the input file might be put
12924 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12925 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12926 by analogy with |line_stack|.
12927 @^system dependencies@>
12928
12929 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12930 @d cur_file mp->input_file[index] /* the current |void *| variable */
12931 @d line mp->line_stack[index] /* current line number in the current source file */
12932 @d in_name mp->iname_stack[index] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12933 @d in_area mp->iarea_stack[index] /* another string for naming \.{MPX} files */
12934 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12935 @d mpx_reading (mp->mpx_name[index]>absent)
12936   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12937 @d finished 0
12938   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12939
12940 @<Glob...@>=
12941 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12942 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12943 void  * *input_file ;
12944 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12945 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12946 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12947 halfword*mpx_name  ;
12948
12949 @ @<Allocate or ...@>=
12950 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
12951 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12952 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12953 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12954 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12955 {
12956   int k;
12957   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12958     mp->iname_stack[k] =NULL;
12959     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12960   }
12961 }
12962
12963 @ @<Dealloc variables@>=
12964 {
12965   int l;
12966   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12967     xfree(mp->iname_stack[l]);
12968     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12969   }
12970 }
12971 xfree(mp->input_file);
12972 xfree(mp->line_stack);
12973 xfree(mp->iname_stack);
12974 xfree(mp->iarea_stack);
12975 xfree(mp->mpx_name);
12976
12977
12978 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12979 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12980 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12981 |index>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12982 are different:
12983
12984 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12985 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12986 fully read.
12987
12988 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12989 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
12990 list involved.
12991
12992 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |index| in the
12993 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
12994 is being scanned.
12995
12996 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
12997 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
12998 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
12999 can be deduced by looking at their first two parameters.
13000
13001 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
13002 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
13003
13004 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
13005 where the current token list came from:
13006
13007 \yskip
13008 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
13009 a \&{forever} loop;
13010
13011 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
13012 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
13013
13014 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
13015
13016 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
13017 `to be read again'.
13018
13019 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
13020 part of error recovery;
13021
13022 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
13023 scanned.
13024
13025 \yskip\noindent
13026 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
13027 macro|.
13028 @^reference counts@>
13029
13030 @d token_type index /* type of current token list */
13031 @d token_state (index>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
13032 @d file_state (index<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
13033 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
13034 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
13035 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
13036 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
13037 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
13038 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
13039 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
13040
13041 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
13042 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
13043 This stack grows at a different rate from the others.
13044
13045 @<Glob...@>=
13046 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
13047 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
13048 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
13049
13050 @ @<Allocate or initialize ...@>=
13051 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
13052
13053 @ @<Dealloc variables@>=
13054 xfree(mp->param_stack);
13055
13056 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13057 depends on |index|.  If we really need to know the line number for the
13058 topmost file in the index stack we use the following function.  If a page
13059 number or other information is needed, this routine should be modified to
13060 compute it as well.
13061 @^system dependencies@>
13062
13063 @<Declare a function called |true_line|@>=
13064 integer mp_true_line (MP mp) {
13065   int k; /* an index into the input stack */
13066   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13067      return line;
13068   } else { 
13069     k=mp->input_ptr;
13070     while ((k>0) &&
13071            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13072             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13073       decr(k);
13074     }
13075     return mp->line_stack[(k-1)];
13076   }
13077   return 0; 
13078 }
13079
13080 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13081 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13082 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13083 print out the current input state on all levels down to the most recent
13084 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13085 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13086 displayed by this procedure.
13087
13088 @<Glob...@>=
13089 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13090
13091 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13092 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13093 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13094 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13095 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13096 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13097
13098 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13099   int old_setting; /* saved |selector| setting */
13100   @<Local variables for formatting calculations@>
13101   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13102   /* store current state */
13103   while (1) { 
13104     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13105     @<Display the current context@>;
13106     if ( file_state )
13107       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13108     decr(mp->file_ptr);
13109   }
13110   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13111 }
13112
13113 @ @<Display the current context@>=
13114 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13115    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13116     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13117   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13118   old_setting=mp->selector;
13119   if ( file_state ) {
13120     @<Print location of current line@>;
13121     @<Pseudoprint the line@>;
13122   } else { 
13123     @<Print type of token list@>;
13124     @<Pseudoprint the token list@>;
13125   }
13126   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13127   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13128 }
13129
13130 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13131 indication of where the current line resides in the input file.
13132 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13133 @^system dependencies@>
13134
13135 @<Print location of current line@>=
13136 if ( name>max_spec_src ) {
13137   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13138 } else if ( terminal_input ) {
13139   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13140   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13141 } else if ( name==is_scantok ) {
13142   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13143 } else {
13144   mp_print_nl(mp, "<read>");
13145 }
13146 mp_print_char(mp, ' ')
13147
13148 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13149 a constant expression.
13150
13151 @<Print type of token list@>=
13152 {
13153   if(token_type==forever_text) {
13154     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13155   } else if (token_type==loop_text) {
13156     @<Print the current loop value@>;
13157   } else if (token_type==parameter) {
13158     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13159   } else if (token_type==backed_up) { 
13160     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13161     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13162   } else if (token_type==inserted) {
13163     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13164   } else if (token_type==macro) {
13165     mp_print_ln(mp);
13166     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13167     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13168     mp_print(mp, "->");
13169   } else {
13170     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13171 @.?\relax@>
13172   }
13173 }
13174
13175 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13176 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13177 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13178 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13179 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13180
13181 @<Print the current loop value@>=
13182 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13183   if ( p!=null ) {
13184     if ( link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13185     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13186   }
13187   mp_print(mp, ")> ");
13188 }
13189
13190 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13191 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13192 together, we get the macro's full name.
13193
13194 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13195 { p=mp->param_stack[param_start];
13196   if ( p==null ) {
13197     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13198   } else { 
13199     q=p;
13200     while ( link(q)!=null ) q=link(q);
13201     link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13202     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13203     link(q)=null;
13204   }
13205 }
13206
13207 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13208 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13209 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13210 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13211 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13212 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13213 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13214 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13215 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13216 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13217 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13218 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13219 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13220 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13221 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13222
13223 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13224 on the first line. The length of the context information gathered for that
13225 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13226 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13227 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13228 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13229 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13230 and print `\.{...}' followed by
13231 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13232 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13233 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13234 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13235 This is easier to program than to explain.
13236
13237 @<Local variables for formatting...@>=
13238 int i; /* index into |buffer| */
13239 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13240 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13241 int n; /* length of line 1 */
13242 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13243 integer q; /* temporary index */
13244
13245 @ The following code tells the print routines to gather
13246 the desired information.
13247
13248 @d begin_pseudoprint { 
13249   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13250   mp->trick_count=1000000;
13251 }
13252 @d set_trick_count {
13253   mp->first_count=mp->tally;
13254   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13255   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13256 }
13257
13258 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13259
13260 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13261 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13262   /* |set_trick_count| must be performed */
13263 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13264 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13265 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13266   p=0; n=l+mp->first_count;
13267 } else  { 
13268   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13269   n=mp->half_error_line;
13270 }
13271 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13272   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13273 }
13274 mp_print_ln(mp);
13275 for (q=1;q<=n;q++) {
13276   mp_print_char(mp, ' '); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13277 }
13278 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13279 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13280 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13281   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13282 }
13283 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13284
13285 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13286 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13287 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13288
13289 @<Pseudoprint the line@>=
13290 begin_pseudoprint;
13291 if ( limit>0 ) {
13292   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13293     if ( i==loc ) set_trick_count;
13294     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13295   }
13296 }
13297
13298 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13299 begin_pseudoprint;
13300 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13301 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13302
13303 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13304 token beginning line~2 is about to be shown:
13305
13306 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13307
13308 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13309 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13310
13311 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13312 new level (having, initially, the same properties as the old).
13313
13314 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13315   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13316     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13317     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13318       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size>>2));
13319       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13320       mp->stack_size = l;
13321     }         
13322   }
13323   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13324   incr(mp->input_ptr);
13325 }
13326
13327 @ And of course what goes up must come down.
13328
13329 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13330     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13331   }
13332
13333 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13334 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13335 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13336
13337 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13338
13339 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13340   push_input; start=p; token_type=t;
13341   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13342 }
13343
13344 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13345 should be done as we leave that level of input.
13346 @^inner loop@>
13347
13348 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13349   pointer p; /* temporary register */
13350   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13351     if ( token_type<=inserted ) { 
13352       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13353     } else {
13354       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13355     }
13356   }
13357   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13358     decr(mp->param_ptr);
13359     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13360     if ( p!=null ) {
13361       if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13362         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13363       } else {
13364         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13365       }
13366     }
13367   }
13368 DONE: 
13369   pop_input; check_interrupt;
13370 }
13371
13372 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13373 token by the |cur_tok| routine.
13374 @^inner loop@>
13375
13376 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>;
13377 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13378   pointer p; /* a new token node */
13379   small_number save_type; /* |cur_type| to be restored */
13380   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13381   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13382     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13383       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13384       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null;
13385       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13386     } else { 
13387       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13388       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13389       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13390       else type(p)=mp_string_type;
13391     }
13392   } else { 
13393     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13394   }
13395   return p;
13396 }
13397
13398 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13399 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13400 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13401 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13402
13403 @<Declarations@>= 
13404 void mp_back_input (MP mp);
13405
13406 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13407   pointer p; /* a token list of length one */
13408   p=mp_cur_tok(mp);
13409   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13410     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13411   back_list(p);
13412 }
13413
13414 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13415 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13416 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13417
13418 @<Declarations@>=
13419 void mp_error (MP mp);
13420 void mp_back_error (MP mp);
13421
13422 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13423   mp->OK_to_interrupt=false; 
13424   mp_back_input(mp); 
13425   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13426 }
13427 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13428   mp->OK_to_interrupt=false; 
13429   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13430   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13431 }
13432
13433 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13434 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13435 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13436 or |limit| or |line|.
13437 @^system dependencies@>
13438
13439 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13440   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13441     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13442 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13443   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13444     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13445   incr(mp->in_open); push_input; index=mp->in_open;
13446   mp->mpx_name[index]=absent;
13447   start=mp->first;
13448   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13449 }
13450
13451 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13452 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13453 off the file stack.
13454
13455 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13456   if ( mp->in_open>index ) {
13457     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13458       mp_confusion(mp, "endinput");
13459 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13460     } else { 
13461       (mp->close_file)(mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13462       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13463       decr(mp->in_open);
13464     }
13465   }
13466   mp->first=start;
13467   if ( index!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13468   if ( name>max_spec_src ) {
13469     (mp->close_file)(cur_file);
13470     delete_str_ref(name);
13471     xfree(in_name); 
13472     xfree(in_area);
13473   }
13474   pop_input; decr(mp->in_open);
13475 }
13476
13477 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13478 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13479 work.
13480
13481 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13482   if ( mp->in_open!=index+1 ) {
13483      return false;
13484   } else { 
13485     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13486 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13487     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13488       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13489     push_input; index=mp->in_open;
13490     start=mp->first;
13491     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13492     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13493     return true;
13494   }
13495 }
13496
13497 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13498
13499 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13500   if ( mp->in_open!=index ) mp_confusion(mp, "mpx");
13501 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13502   if ( loc<limit ) {
13503     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13504   }
13505   mp->first=start;
13506   pop_input;
13507 }
13508
13509 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13510 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13511 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13512
13513 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13514
13515 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13516 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
13517   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
13518   ("but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore")
13519   ("the rest of this line.");
13520 mp_error(mp);
13521 }
13522
13523 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13524 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13525 error-inserted lines from memory.
13526
13527 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13528   while ( file_state && terminal_input &&
13529     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13530   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13531 }
13532
13533 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13534 actions.
13535
13536 @<Initialize the input routines@>=
13537 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13538   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13539   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13540   mp->first=1;
13541   start=1; index=0; line=0; name=is_term;
13542   mp->mpx_name[0]=absent;
13543   mp->force_eof=false;
13544   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13545   limit=mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13546   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13547 }
13548
13549 @* \[29] Getting the next token.
13550 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13551 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13552 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13553 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13554 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13555
13556 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13557 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13558 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13559 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13560
13561 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13562 because of all the cases that need to be handled.
13563 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13564
13565 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13566 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13567 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13568 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13569 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13570 an appropriate error recovery will be possible.
13571
13572 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13573 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13574 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13575
13576 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13577 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13578 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13579 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13580 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13581 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13582 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13583 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13584
13585 @<Glob...@>=
13586 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13587 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13588     in case an error occurs? */
13589
13590 @ @<Initialize the input routines@>=
13591 mp->scanner_status=normal;
13592
13593 @ The following subroutine
13594 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13595 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13596 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13597
13598 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13599   pointer p; /* points to inserted token list */
13600   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13601     return true;
13602   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13603     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13604       result value for |check_outer_validity|@>;
13605   } else { 
13606     mp->deletions_allowed=false;
13607     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13608     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13609       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13610     } else { 
13611       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13612 @.Incomplete if...@>
13613       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13614       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.")
13615         ("This kind of error happens when you say `if...' and forget")
13616         ("the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13617       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13618         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13619       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13620     }
13621     mp->deletions_allowed=true; 
13622         return false;
13623   }
13624 }
13625
13626 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13627 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13628    return true;
13629 } else { 
13630   mp->deletions_allowed=false;
13631   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13632   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13633   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to")
13634     ("finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13635   mp->cur_sym = frozen_etex;
13636   mp_ins_error(mp);
13637   mp->deletions_allowed=true;
13638   return false;
13639 }
13640
13641 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13642 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13643   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13644   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13645 }
13646
13647 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13648
13649   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13650   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13651     print_err("File ended");
13652 @.File ended while scanning...@>
13653   } else { 
13654     print_err("Forbidden token found");
13655 @.Forbidden token found...@>
13656   }
13657   mp_print(mp, " while scanning ");
13658   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',")
13659     ("causing me to read past where you wanted me to stop.")
13660     ("I'll try to recover; but if the error is serious,")
13661     ("you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13662   switch (mp->scanner_status) {
13663     @<Complete the error message,
13664       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13665   } /* there are no other cases */
13666   mp_ins_error(mp);
13667 }
13668
13669 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13670 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13671 points to the string that might be changed.
13672
13673 @<Complete the error message,...@>=
13674 case flushing: 
13675   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13676   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13677   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13678   break;
13679 case absorbing: 
13680   mp_print(mp, "a text argument");
13681   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13682   if ( mp->warning_info==0 ) {
13683     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13684   } else { 
13685     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13686     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13687   }
13688   break;
13689 case var_defining:
13690 case op_defining: 
13691   mp_print(mp, "the definition of ");
13692   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13693      mp_print_text(mp->warning_info);
13694   else 
13695      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13696   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13697   break;
13698 case loop_defining: 
13699   mp_print(mp, "the text of a "); 
13700   mp_print_text(mp->warning_info);
13701   mp_print(mp, " loop");
13702   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13703   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13704   break;
13705
13706 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13707 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13708
13709 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13710 void mp_runaway (MP mp) { 
13711   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13712      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13713          switch (mp->scanner_status) { 
13714          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13715          case var_defining: 
13716      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13717      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13718      } /* there are no other cases */
13719      mp_print_ln(mp); 
13720      mp_show_token_list(mp, link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13721   }
13722 }
13723
13724 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13725
13726 @<Declarations@>= 
13727 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13728
13729 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13730 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13731 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13732
13733 @c 
13734 void mp_get_next (MP mp) {
13735   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13736 @^inner loop@>
13737   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13738   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13739   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13740   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13741   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13742   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13743     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13744   int k; /* an index into |buffer| */
13745   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13746   ASCII_code class; /* its class number */
13747   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13748 RESTART: 
13749   mp->cur_sym=0;
13750   if ( file_state ) {
13751     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13752     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13753   } else {
13754     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13755       if a parameter needs to be expanded,
13756       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13757   }
13758 COMMON_ENDING: 
13759   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13760    |goto restart| if it is illegal@>;
13761 }
13762
13763 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13764 is increased by |outer_tag|.
13765 @^inner loop@>
13766
13767 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13768 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13769 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13770   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13771     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13772   else 
13773     goto RESTART;
13774 }
13775
13776 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13777 to have a special test for end-of-line.
13778 @^inner loop@>
13779
13780 @<Input from external file;...@>=
13781
13782 SWITCH: 
13783   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13784   switch (class) {
13785   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13786   case period_class: 
13787     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13788     if ( class>period_class ) {
13789       goto SWITCH;
13790     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13791       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13792     }
13793 @:. }{\..\ token@>
13794     break;
13795   case space_class: goto SWITCH; break;
13796   case percent_class: 
13797     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13798       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13799     }
13800     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13801     check_interrupt;
13802     goto SWITCH;
13803     break;
13804   case string_class: 
13805     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13806     else @<Get a string token and |return|@>;
13807     break;
13808   case isolated_classes: 
13809     k=loc-1; goto FOUND; break;
13810   case invalid_class: 
13811     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13812     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13813     break;
13814   default: break; /* letters, etc. */
13815   }
13816   k=loc-1;
13817   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13818   goto FOUND;
13819 START_NUMERIC_TOKEN:
13820   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13821     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13822 START_DECIMAL_TOKEN:
13823   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13824 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13825   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13826     and |return|@>;
13827 FOUND: 
13828   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13829 }
13830
13831 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because |state| might equal
13832 |token_list| after the error has been dealt with
13833 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13834
13835 @<Decry the invalid...@>=
13836
13837   print_err("Text line contains an invalid character");
13838 @.Text line contains...@>
13839   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.")
13840     ("Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13841   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13842   goto RESTART;
13843 }
13844
13845 @ @<Get a string token and |return|@>=
13846
13847   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13848     mp->cur_mod=rts("");
13849   } else { 
13850     k=loc; mp->buffer[limit+1]='"';
13851     do {  
13852      incr(loc);
13853     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13854     if ( loc>limit ) {
13855       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13856     }
13857     if ( loc==k+1 ) {
13858       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13859     } else { 
13860       str_room(loc-k);
13861       do {  
13862         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13863       } while (k!=loc);
13864       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13865     }
13866   }
13867   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13868   return;
13869 }
13870
13871 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13872 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13873 |token_state| after |error| has finished.
13874
13875 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13876
13877   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13878   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13879 @.Incomplete string token...@>
13880   help3("Strings should finish on the same line as they began.")
13881     ("I've deleted the partial string; you might want to")
13882     ("insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13883   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13884   mp->deletions_allowed=true; 
13885   goto RESTART;
13886 }
13887
13888 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13889 n=c-'0';
13890 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13891   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13892   incr(loc);
13893 }
13894 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13895   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13896     goto DONE;
13897 f=0; 
13898 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13899 DONE: incr(loc)
13900
13901 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13902 k=0;
13903 do { 
13904   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13905     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13906   }
13907   incr(loc);
13908 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13909 f=mp_round_decimals(mp, k);
13910 if ( f==unity ) {
13911   incr(n); f=0;
13912 }
13913
13914 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13915 if ( n<32768 ) {
13916   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13917 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13918   print_err("Enormous number has been reduced");
13919 @.Enormous number...@>
13920   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;")
13921     ("so I've changed your constant to that maximum amount.");
13922   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13923   mp->cur_mod=el_gordo;
13924 }
13925 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13926
13927 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13928
13929   mp->cur_mod=n*unity+f;
13930   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13931     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13932          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13933       print_err("Number is too large (");
13934       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13935       mp_print_char(mp, ')');
13936       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope")
13937       ("with that big value; but it might be dangerous.")
13938       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13939       mp_error(mp);
13940     }
13941   }
13942 }
13943
13944 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13945 @^inner loop@>
13946
13947 @<Input from token list;...@>=
13948 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13949   mp->cur_sym=info(loc); loc=link(loc); /* move to next */
13950   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13951     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13952       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13953     } else { 
13954       mp->cur_cmd=capsule_token;
13955       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13956       mp->cur_sym=0; return;
13957     }
13958   }
13959 } else if ( loc>null ) {
13960   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13961 } else { /* we are done with this token list */
13962   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13963 }
13964
13965 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13966
13967   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13968   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13969   mp_begin_token_list(mp,
13970                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13971                       parameter);
13972   goto RESTART;
13973 }
13974
13975 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13976
13977   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13978     mp->cur_mod=value(loc);
13979     if ( type(loc)==mp_known ) {
13980       mp->cur_cmd=numeric_token;
13981     } else { 
13982       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13983     }
13984   } else { 
13985     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13986   };
13987   loc=link(loc); return;
13988 }
13989
13990 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
13991 There is one more branch.
13992
13993 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
13994 if ( name>max_spec_src ) {
13995   @<Read next line of file into |buffer|, or
13996     |goto restart| if the file has ended@>;
13997 } else { 
13998   if ( mp->input_ptr>0 ) {
13999      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
14000     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14001   }
14002   if ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file) mp_open_log_file(mp);
14003   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14004     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
14005       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
14006 @.Please type...@>
14007     mp_print_ln(mp); mp->first=start;
14008     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
14009 @.*\relax@>
14010     limit=mp->last; mp->buffer[limit]='%';
14011     mp->first=limit+1; loc=start;
14012   } else {
14013     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
14014 @.job aborted@>
14015     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
14016     never waits for on-line input */
14017   }
14018 }
14019
14020 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
14021 by an \&{endinput} command.
14022
14023 @<Glob...@>=
14024 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
14025
14026 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
14027 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
14028 |end_file_reading|.
14029
14030 @<Read next line of file into |buffer|, or
14031   |goto restart| if the file has ended@>=
14032
14033   incr(line); mp->first=start;
14034   if ( ! mp->force_eof ) {
14035     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
14036       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
14037     else 
14038       mp->force_eof=true;
14039   };
14040   if ( mp->force_eof ) {
14041     mp->force_eof=false;
14042     decr(loc);
14043     if ( mpx_reading ) {
14044       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
14045         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
14046     } else { 
14047       mp_print_char(mp, ')'); decr(mp->open_parens);
14048       update_terminal; /* show user that file has been read */
14049       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
14050       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
14051       else goto RESTART;
14052     }
14053   }
14054   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; /* ready to read */
14055 }
14056
14057 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14058 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14059 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14060
14061 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14062
14063   mp->mpx_name[index]=finished;
14064   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14065   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex")
14066     ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14067     ("but this one got messed up.  You might want to insert a")
14068     ("picture expression now.");
14069   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14070   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14071 }
14072
14073 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14074 without really doing so.
14075
14076 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14077 mp->last=mp->first; limit=mp->last; /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14078 mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start
14079
14080 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14081 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14082 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14083 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14084 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14085 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14086 used instead of the line in the file.
14087
14088 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14089   size_t k; /* an index into |buffer| */
14090   limit=mp->last;
14091   if ( mp->internal[mp_pausing]>0) if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14092     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14093     if ( start<limit ) {
14094       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14095         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14096       } 
14097     }
14098     mp->first=limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14099 @.=>@>
14100     if ( mp->last>mp->first ) {
14101       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14102         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14103       }
14104       limit=start+mp->last-mp->first;
14105     }
14106   }
14107 }
14108
14109 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14110 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14111 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14112 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14113 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14114 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14115 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14116 \&{verbatimtex}, etc.
14117
14118 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14119 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14120 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14121 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14122
14123 @d btex_code 0
14124 @d verbatim_code 1
14125
14126 @ @<Put each...@>=
14127 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14128 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14129 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14130 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14131 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14132 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14133 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14134 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14135
14136 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14137 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14138   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14139 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14140 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14141
14142 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14143 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14144 is encountered.
14145
14146 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14147
14148 @<Declarations@>=
14149 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14150
14151 @ @c 
14152 void mp_t_next (MP mp) {
14153   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14154   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14155   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14156     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14157       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[index]==absent) ) {
14158         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14159       } else { 
14160         mp_end_mpx_reading(mp); 
14161         goto TEX_FLUSH;
14162       }
14163     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14164       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14165         @<Complain that we are not reading a file@>;
14166       } else if ( mpx_reading ) {
14167         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14168       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14169                   (mp->mpx_name[index]!=finished) ) {
14170         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14171       } else {
14172         goto TEX_FLUSH;
14173       }
14174     } else {
14175        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14176     }
14177     goto COMMON_ENDING;
14178   TEX_FLUSH: 
14179     @<Flush the \TeX\ material@>;
14180   COMMON_ENDING: 
14181     mp_get_next(mp);
14182   }
14183 }
14184
14185 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14186 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14187 |scanner_status|.
14188
14189 @<Flush the \TeX\ material@>=
14190 old_status=mp->scanner_status;
14191 old_info=mp->warning_info;
14192 mp->scanner_status=tex_flushing;
14193 mp->warning_info=line;
14194 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14195 mp->scanner_status=old_status;
14196 mp->warning_info=old_info
14197
14198 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14199 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14200 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
14201   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14202   ("but this one seems to be messed up.  I'll just keep going")
14203   ("and hope for the best.");
14204 mp_error(mp);
14205 }
14206
14207 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14208 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14209 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it")
14210   ("only works when there is a file to preprocess.  You might")
14211   ("want to delete everything up to the next `etex`.");
14212 mp_error(mp);
14213 }
14214
14215 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14216 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14217 help2("I'll ignore this preprocessor command because it")
14218   ("doesn't belong here");
14219 mp_error(mp);
14220 }
14221
14222 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14223 { print_err("Extra etex will be ignored");
14224 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14225 mp_error(mp);
14226 }
14227
14228 @* \[31] Scanning macro definitions.
14229 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14230 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14231 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14232 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14233
14234 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14235 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14236
14237 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14238 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14239 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14240 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14241 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14242
14243 @<Put each...@>=
14244 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14245 @:def_}{\&{def} primitive@>
14246 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14247 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14248 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14249 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14250 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14251 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14252 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14253 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14254 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14255 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14256 @#
14257 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14258 @:for_}{\&{for} primitive@>
14259 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14260 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14261 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14262 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14263 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14264 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14265
14266 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14267 case macro_def:
14268   if ( m<=var_def ) {
14269     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14270     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14271     else mp_print(mp, "vardef");
14272   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14273     mp_print(mp, "primarydef");
14274   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14275     mp_print(mp, "secondarydef");
14276   } else { 
14277     mp_print(mp, "tertiarydef");
14278   }
14279   break;
14280 case iteration: 
14281   if ( m<=start_forever ) {
14282     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14283     else mp_print(mp, "endfor");
14284   } else if ( m==expr_base ) {
14285     mp_print(mp, "for"); 
14286   } else { 
14287     mp_print(mp, "forsuffixes");
14288   }
14289   break;
14290
14291 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14292 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14293 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14294 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14295 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14296 subroutine is called |scan_toks|.
14297
14298 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14299 terminate scanning (either |macro_def|, |loop_repeat|, or |iteration|).
14300
14301 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14302 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14303 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14304 by |scan_toks|.
14305
14306 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14307 And the final parameter tells how many of the special operations
14308 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14309 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14310 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14311
14312 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14313   subst_list, pointer tail_end, small_number suffix_count) {
14314   pointer p; /* tail of the token list being built */
14315   pointer q; /* temporary for link management */
14316   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14317   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
14318   while (1) { 
14319     get_t_next;
14320     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14321       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14322       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14323         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14324       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14325         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14326       }
14327     }
14328     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
14329   }
14330   link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14331   return link(hold_head);
14332 }
14333
14334 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14335
14336   q=subst_list;
14337   while ( q!=null ) {
14338     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14339       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14340     }
14341     q=link(q);
14342   }
14343 }
14344
14345 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14346 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14347   incr(balance);
14348 } else { 
14349   decr(balance);
14350   if ( balance==0 )
14351     break;
14352 }
14353
14354 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14355 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14356 code called |macro_special|.
14357
14358 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14359 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14360 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14361 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14362
14363 @<Put each...@>=
14364 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14365 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14366 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14367 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14368 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14369 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14370 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14371 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14372
14373 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14374 case macro_special: 
14375   switch (m) {
14376   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14377   case macro_at: mp_print_char(mp, '@@'); break;
14378   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14379   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14380   }
14381   break;
14382
14383 @ @<Handle quoted...@>=
14384
14385   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14386   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14387     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14388 }
14389
14390 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14391 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14392 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14393 hence \MP's tables won't get fouled up.
14394
14395 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14396 RESTART: 
14397   get_t_next;
14398   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>frozen_inaccessible) ) {
14399     print_err("Missing symbolic token inserted");
14400 @.Missing symbolic token...@>
14401     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.")
14402       ("I've inserted an inaccessible symbol so that your")
14403       ("definition will be completed without mixing me up too badly.");
14404     if ( mp->cur_sym>0 )
14405       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14406     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14407       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14408     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14409   }
14410 }
14411
14412 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14413 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14414 |get_symbol| does that.
14415
14416 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14417   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14418 }
14419
14420 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14421 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14422
14423 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14424   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14425      mp_missing_err(mp, "=");
14426 @.Missing `='@>
14427     help5("The next thing in this `def' should have been `=',")
14428       ("because I've already looked at the definition heading.")
14429       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
14430       ("was present. Everything from here to `enddef'")
14431       ("will be the replacement text of this macro.");
14432     mp_back_error(mp);
14433   }
14434 }
14435
14436 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14437 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14438 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14439 |expr_base| and |expr_base+1|).
14440
14441 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14442   command_code m; /* the type of definition */
14443   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14444   m=mp->cur_mod;
14445   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14446   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14447   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14448   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14449   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; link(p)=q;
14450   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14451   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14452   r=mp_get_avail(mp); link(q)=r; info(r)=general_macro;
14453   link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14454   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14455   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14456 }
14457
14458 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14459 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14460
14461 @<Put each...@>=
14462 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14463 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14464 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14465 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14466 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14467 @:text_}{\&{text} primitive@>
14468 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14469 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14470 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14471 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14472 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14473 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14474
14475 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14476 case param_type:
14477   if ( m>=expr_base ) {
14478     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14479     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14480     else mp_print(mp, "text");
14481   } else if ( m<secondary_macro ) {
14482     mp_print(mp, "primary");
14483   } else if ( m==secondary_macro ) {
14484     mp_print(mp, "secondary");
14485   } else {
14486     mp_print(mp, "tertiary");
14487   }
14488   break;
14489
14490 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14491 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14492 should be either |start_def| or |var_def|.
14493
14494 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>;
14495 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>;
14496 void mp_scan_def (MP mp) {
14497   int m; /* the type of definition */
14498   int n; /* the number of special suffix parameters */
14499   int k; /* the total number of parameters */
14500   int c; /* the kind of macro we're defining */
14501   pointer r; /* parameter-substitution list */
14502   pointer q; /* tail of the macro token list */
14503   pointer p; /* temporary storage */
14504   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14505   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14506   m=mp->cur_mod; c=general_macro; link(hold_head)=null;
14507   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14508   @<Scan the token or variable to be defined;
14509     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14510   k=n;
14511   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14512     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14513   }
14514   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14515     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14516   }
14517   mp_check_equals(mp);
14518   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; link(q)=p;
14519   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14520   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14521 }
14522
14523 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14524 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14525
14526 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14527 if ( m==start_def ) {
14528   link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14529 } else { 
14530   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; link(p)=q;
14531   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14532   link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14533 }
14534 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14535   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14536
14537 @ @<Glob...@>=
14538 int bg_loc;
14539 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14540
14541 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14542 if ( m==start_def ) {
14543   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14544   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14545   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14546 } else { 
14547   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14548   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),true);
14549   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14550   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14551   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14552   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14553     n=3; get_t_next;
14554   }
14555   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14556 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14557
14558 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14559
14560   print_err("This variable already starts with a macro");
14561 @.This variable already...@>
14562   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.")
14563     ("So I'll have to discard this definition.");
14564   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14565 }
14566
14567 @ @<Initialize table entries...@>=
14568 name_type(bad_vardef)=mp_root; link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14569 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14570
14571 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14572 do {  
14573   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14574   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14575    base=mp->cur_mod;
14576   } else { 
14577     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14578 @.Missing parameter type@>
14579     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14580     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14581   }
14582   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14583   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14584   get_t_next;
14585 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14586
14587 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14588 do { 
14589   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); info(q)=base+k;
14590   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14591   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14592   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14593 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14594   incr(k); link(p)=r; r=p; get_t_next;
14595 } while (mp->cur_cmd==comma)
14596
14597 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14598
14599   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14600   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14601     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14602   } else { 
14603     value(p)=mp->cur_mod+k;
14604     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14605     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14606     else c=text_macro;
14607   }
14608   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14609   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; link(p)=r; r=p; get_t_next;
14610   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14611     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14612     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14613     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14614     link(p)=r; r=p; get_t_next;
14615   }
14616 }
14617
14618 @* \[32] Expanding the next token.
14619 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14620 |get_t_next|; in increasing order, they are
14621 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14622 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14623
14624 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14625 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14626 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14627 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14628 might be present.
14629
14630 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14631 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14632 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14633 macro expansion and conditionals, etc.
14634 @^recursion@>
14635
14636 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14637 procedures at this point, and to insert some other procedures
14638 that will be invoked by |get_x_next|.
14639
14640 @<Declarations@>= 
14641 void mp_scan_primary (MP mp);
14642 void mp_scan_secondary (MP mp);
14643 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14644 void mp_scan_expression (MP mp);
14645 void mp_scan_suffix (MP mp);
14646 @<Declare the procedure called |macro_call|@>;
14647 void mp_get_boolean (MP mp);
14648 void mp_pass_text (MP mp);
14649 void mp_conditional (MP mp);
14650 void mp_start_input (MP mp);
14651 void mp_begin_iteration (MP mp);
14652 void mp_resume_iteration (MP mp);
14653 void mp_stop_iteration (MP mp);
14654
14655 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14656 when it has to do exotic expansion commands.
14657
14658 @c void mp_expand (MP mp) {
14659   pointer p; /* for list manipulation */
14660   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14661   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14662   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14663     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14664       show_cur_cmd_mod;
14665   switch (mp->cur_cmd)  {
14666   case if_test:
14667     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14668     break;
14669   case fi_or_else:
14670     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14671     break;
14672   case input:
14673     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14674     break;
14675   case iteration:
14676     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14677       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14678     } else {
14679       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14680     }
14681     break;
14682   case repeat_loop: 
14683     @<Repeat a loop@>;
14684     break;
14685   case exit_test: 
14686     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14687     break;
14688   case relax: 
14689     break;
14690   case expand_after: 
14691     @<Expand the token after the next token@>;
14692     break;
14693   case scan_tokens: 
14694     @<Put a string into the input buffer@>;
14695     break;
14696   case defined_macro:
14697    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14698    break;
14699   }; /* there are no other cases */
14700 };
14701
14702 @ @<Scold the user...@>=
14703
14704   print_err("Extra `endfor'");
14705 @.Extra `endfor'@>
14706   help2("I'm not currently working on a for loop,")
14707     ("so I had better not try to end anything.");
14708   mp_error(mp);
14709 }
14710
14711 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14712 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14713
14714 @<Put each...@>=
14715 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14716 @:input_}{\&{input} primitive@>
14717 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14718 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14719
14720 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14721 case input: 
14722   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14723   else mp_print(mp, "endinput");
14724   break;
14725
14726 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14727 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14728 else mp_start_input(mp)
14729
14730 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14731 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14732 that will be |null| if no loop is in progress.
14733
14734 @<Repeat a loop@>=
14735 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14736     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14737   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14738     print_err("Lost loop");
14739 @.Lost loop@>
14740     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem")
14741       ("to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14742     mp_error(mp);
14743   } else {
14744     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14745   }
14746 }
14747
14748 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14749 { mp_get_boolean(mp);
14750   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14751     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14752   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14753     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14754       print_err("No loop is in progress");
14755 @.No loop is in progress@>
14756       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14757       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14758     } else {
14759      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14760     }
14761   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14762     mp_missing_err(mp, ";");
14763 @.Missing `;'@>
14764     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.")
14765     ("I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14766   }
14767 }
14768
14769 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14770 is less than |loop_text|.
14771
14772 @<Exit prematurely...@>=
14773 { p=null;
14774   do {  
14775     if ( file_state ) {
14776       mp_end_file_reading(mp);
14777     } else { 
14778       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14779       mp_end_token_list(mp);
14780     }
14781   } while (p==null);
14782   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14783 @.loop confusion@>
14784   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14785 }
14786
14787 @ @<Expand the token after the next token@>=
14788 { get_t_next;
14789   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14790   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14791   else mp_back_input(mp);
14792   back_list(p);
14793 }
14794
14795 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14796 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14797   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14798     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14799 @.Not a string@>
14800     help2("I'm going to flush this expression, since")
14801        ("scantokens should be followed by a known string.");
14802     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14803   } else { 
14804     mp_back_input(mp);
14805     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14806        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14807   }
14808 }
14809
14810 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14811 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14812   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14813   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14814     while ( k>=mp->buf_size ) {
14815       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
14816     }
14817     mp->max_buf_stack=k+1;
14818   }
14819   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=k;
14820   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14821     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14822   }
14823   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; 
14824   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14825 }
14826
14827 @ Here finally is |get_x_next|.
14828
14829 The expression scanning routines to be considered later
14830 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14831 we must be very careful to save and restore these quantities while
14832 macros are being expanded.
14833 @^inner loop@>
14834
14835 @<Declarations@>=
14836 void mp_get_x_next (MP mp);
14837
14838 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14839   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14840   get_t_next;
14841   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14842     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14843     do {  
14844       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14845         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14846       else 
14847         mp_expand(mp);
14848       get_t_next;
14849      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14850      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14851   }
14852 }
14853
14854 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14855 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14856 |macro_call| is recursive.
14857 @^recursion@>
14858
14859 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14860 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14861 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14862 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14863 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14864 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14865 second parameter.
14866
14867 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14868 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14869 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14870 the first scanned argument, and |link(arg_list)| points to the list of
14871 further arguments (if any).
14872
14873 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14874 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14875 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14876 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14877
14878 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14879 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14880 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14881 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14882 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14883 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14884
14885 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14886 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>;
14887 @<Declare the procedure called |print_arg|@>;
14888 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>;
14889 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14890                     pointer macro_name) ;
14891
14892 @ @c
14893 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14894                     pointer macro_name) {
14895   /* invokes a user-defined control sequence */
14896   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14897   pointer p,q; /* for list manipulation */
14898   integer n; /* the number of arguments */
14899   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14900   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14901   r=link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14902   if ( arg_list==null ) {
14903     n=0;
14904   } else {
14905    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14906     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14907   }
14908   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14909     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14910   }
14911   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14912     of the replacement text@>;
14913   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14914 }
14915
14916 @ @<Show the text of the macro...@>=
14917 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14918 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14919 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14920 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14921 if ( arg_list!=null ) {
14922   n=0; p=arg_list;
14923   do {  
14924     q=info(p);
14925     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14926     incr(n); p=link(p);
14927   } while (p!=null);
14928 }
14929 mp_end_diagnostic(mp, false)
14930
14931
14932 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14933 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14934
14935 @ @c
14936 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14937   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14938   if ( n!=null ) {
14939     mp_print_text(n);
14940   } else  { 
14941     p=info(a);
14942     if ( p==null ) {
14943       mp_print_text(info(info(link(a))));
14944     } else { 
14945       q=p;
14946       while ( link(q)!=null ) q=link(q);
14947       link(q)=info(link(a));
14948       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14949       link(q)=null;
14950     }
14951   }
14952 }
14953
14954 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14955 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14956
14957 @ @c
14958 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14959   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14960   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14961   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14962   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14963   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14964   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14965 }
14966
14967 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14968 {  
14969   n=1; tail=arg_list;
14970   while ( link(tail)!=null ) { 
14971     incr(n); tail=link(tail);
14972   }
14973 }
14974
14975 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14976 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14977 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14978   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14979   r=link(r);
14980 };
14981 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14982   print_err("Too many arguments to ");
14983 @.Too many arguments...@>
14984   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, ';');
14985   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14986 @.Missing `)'...@>
14987   mp_print(mp, "' has been inserted");
14988   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a")
14989    ("right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.")
14990    ("You might want to delete some tokens before continuing.");
14991   mp_error(mp);
14992 }
14993 if ( info(r)!=general_macro ) {
14994   @<Scan undelimited argument(s)@>;
14995 }
14996 r=link(r)
14997
14998 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
14999 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
15000 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
15001
15002 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
15003 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
15004 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
15005 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
15006
15007 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
15008 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
15009   mp_get_x_next(mp);
15010   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15011     print_err("Missing argument to ");
15012 @.Missing argument...@>
15013     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15014     help3("That macro has more parameters than you thought.")
15015      ("I'll continue by pretending that each missing argument")
15016      ("is either zero or null.");
15017     if ( info(r)>=suffix_base ) {
15018       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
15019     } else { 
15020       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
15021     }
15022     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
15023     goto FOUND;
15024   }
15025   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
15026 }
15027 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
15028 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
15029   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
15030 FOUND:  
15031 @<Append the current expression to |arg_list|@>
15032
15033 @ @<Check that the proper right delim...@>=
15034 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15035   if ( info(link(r))>=expr_base ) {
15036     mp_missing_err(mp, ",");
15037 @.Missing `,'@>
15038     help3("I've finished reading a macro argument and am about to")
15039       ("read another; the arguments weren't delimited correctly.")
15040        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15041     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
15042   } else { 
15043     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15044 @.Missing `)'@>
15045     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15046        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15047     mp_back_error(mp);
15048   }
15049 }
15050
15051 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will be have been scanned as
15052 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
15053 |cur_type=token_list|.
15054
15055 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15056
15057   p=mp_get_avail(mp);
15058   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15059   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15060   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15061     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15062     mp_end_diagnostic(mp, false);
15063   }
15064   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15065   else link(tail)=p;
15066   tail=p; incr(n);
15067 }
15068
15069 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15070 if ( info(r)>=text_base ) {
15071   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15072 } else { 
15073   mp_get_x_next(mp);
15074   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15075   else mp_scan_expression(mp);
15076 }
15077
15078 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15079 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15080 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15081 contained in a group.
15082
15083 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15084 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15085
15086 @ @c
15087 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15088   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15089   pointer p; /* list tail */
15090   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15091   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
15092   while (1)  { 
15093     get_t_next;
15094     if ( l_delim==0 ) {
15095       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15096     } else {
15097           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15098     }
15099     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
15100   }
15101   mp->cur_exp=link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15102   mp->scanner_status=normal;
15103 };
15104
15105 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15106 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15107   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15108     decr(balance);
15109     if ( balance==0 ) break;
15110   }
15111 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15112   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15113 }
15114
15115 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15116 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15117   if ( balance==1 ) { break; }
15118   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15119 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15120   incr(balance); 
15121 }
15122
15123 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15124
15125   if ( info(r)<text_macro ) {
15126     mp_get_x_next(mp);
15127     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15128       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15129     }
15130   }
15131   switch (info(r)) {
15132   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15133   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15134   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15135   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15136   case of_macro:
15137     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15138     break;
15139   case suffix_macro:
15140     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15141     break;
15142   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15143   } /* there are no other cases */
15144   mp_back_input(mp); 
15145   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15146 }
15147
15148 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15149
15150   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15151   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15152     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15153     mp_end_diagnostic(mp, false);
15154   }
15155   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else link(tail)=p;
15156   tail=p;incr(n);
15157   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15158     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15159 @.Missing `of'@>
15160     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15161     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15162     mp_back_error(mp);
15163   }
15164   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15165 }
15166
15167 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15168
15169   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15170     l_delim=null;
15171   } else { 
15172     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15173   };
15174   mp_scan_suffix(mp);
15175   if ( l_delim!=null ) {
15176     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15177       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15178 @.Missing `)'@>
15179       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15180          ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15181       mp_back_error(mp);
15182     }
15183     mp_get_x_next(mp);
15184   }
15185 }
15186
15187 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15188 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15189 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15190
15191 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15192 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15193 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15194   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15195   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15196     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15197 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15198 }
15199 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15200 if ( n>0 ) {
15201   p=arg_list;
15202   do {  
15203    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=link(p);
15204   } while (p!=null);
15205   mp_flush_list(mp, arg_list);
15206 }
15207
15208 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15209 The |stack_argument| subroutine does this.
15210
15211 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15212   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15213     incr(mp->max_param_stack);
15214     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15215       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15216 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15217   }
15218   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15219 }
15220
15221 @* \[33] Conditional processing.
15222 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15223
15224 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15225 that is independent of other stacks.
15226 Four global variables represent the top of the condition stack:
15227 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15228 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15229 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15230 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15231
15232 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15233 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15234 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15235 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15236 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15237 corresponding |if_line|.
15238
15239 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15240 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15241 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15242 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15243 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15244 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15245
15246 @<Glob...@>=
15247 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15248 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15249 small_number cur_if; /* type of conditional being worked on */
15250 integer if_line; /* line where that conditional began */
15251
15252 @ @<Set init...@>=
15253 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15254
15255 @ @<Put each...@>=
15256 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15257 @:if_}{\&{if} primitive@>
15258 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15259 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15260 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15261 @:else_}{\&{else} primitive@>
15262 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15263 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15264
15265 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15266 case if_test:
15267 case fi_or_else: 
15268   switch (m) {
15269   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15270   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15271   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15272   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15273   }
15274   break;
15275
15276 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15277 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15278 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15279 was found.
15280
15281 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15282 makes the skipping process a bit simpler.
15283
15284 @c 
15285 void mp_pass_text (MP mp) {
15286   integer l = 0;
15287   mp->scanner_status=skipping;
15288   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15289   while (1)  { 
15290     get_t_next;
15291     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15292       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15293         incr(l);
15294       } else { 
15295         if ( l==0 ) break;
15296         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15297       }
15298     } else {
15299       @<Decrease the string reference count,
15300        if the current token is a string@>;
15301     }
15302   }
15303   mp->scanner_status=normal;
15304 }
15305
15306 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15307 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15308
15309 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15310 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15311 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15312 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15313
15314 @<Push the condition stack@>=
15315 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15316   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15317   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15318   mp->cur_if=if_code;
15319 }
15320
15321 @ @<Pop the condition stack@>=
15322 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15323   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=link(p);
15324   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15325 }
15326
15327 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15328 a given value of |cond_ptr|.
15329
15330 @c void mp_change_if_limit (MP mp,small_number l, pointer p) {
15331   pointer q;
15332   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15333     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15334   } else  { 
15335     q=mp->cond_ptr;
15336     while (1) { 
15337       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15338 @:this can't happen if}{\quad if@>
15339       if ( link(q)==p ) { 
15340         type(q)=l; return;
15341       }
15342       q=link(q);
15343     }
15344   }
15345 }
15346
15347 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15348 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15349
15350 @c 
15351 void mp_check_colon (MP mp) { 
15352   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15353     mp_missing_err(mp, ":");
15354 @.Missing `:'@>
15355     help2("There should've been a colon after the condition.")
15356          ("I shall pretend that one was there.");;
15357     mp_back_error(mp);
15358   }
15359 }
15360
15361 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15362 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15363 which is a recursive procedure.
15364 @^recursion@>
15365
15366 @c void mp_conditional (MP mp) {
15367   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15368   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15369   pointer p; /* temporary register */
15370   @<Push the condition stack@>; 
15371   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15372 RESWITCH: 
15373   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15374   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15375     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15376   }
15377 FOUND: 
15378   mp_check_colon(mp);
15379   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15380     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15381     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15382   };
15383   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15384 DONE: 
15385   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15386   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15387     @<Pop the condition stack@>
15388   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15389     goto RESWITCH;
15390   } else  { 
15391     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15392     goto FOUND;
15393   }
15394 }
15395
15396 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15397 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15398 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15399 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15400
15401 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15402 while (1) { 
15403   mp_pass_text(mp);
15404   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15405   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15406 }
15407
15408
15409 @ @<Display the boolean value...@>=
15410 { mp_begin_diagnostic(mp);
15411   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15412   else mp_print(mp, "{false}");
15413   mp_end_diagnostic(mp, false);
15414 }
15415
15416 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15417 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15418 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15419
15420 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15421 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15422   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15423     mp_missing_err(mp, ":");
15424 @.Missing `:'@>
15425     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15426   } else  { 
15427     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15428 @.Extra else@>
15429 @.Extra elseif@>
15430 @.Extra fi@>
15431     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15432     mp_error(mp);
15433   }
15434 } else  { 
15435   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15436   @<Pop the condition stack@>;
15437 }
15438
15439 @* \[34] Iterations.
15440 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15441 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15442
15443 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15444 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15445 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15446 (innermost) loop, and |link(loop_ptr)| points to the data for any other
15447 loops that enclose the current one.
15448
15449 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15450 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15451
15452 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15453 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15454 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15455
15456 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15457 `\&{forever}'.
15458
15459 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15460 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15461 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15462 progression.
15463
15464 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15465 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15466 that edge header.
15467
15468 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15469 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15470
15471 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15472 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15473 @d loop_list(A) link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15474 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15475 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15476 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15477 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15478 @d progression_flag (null+2)
15479   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15480
15481 @<Glob...@>=
15482 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15483
15484 @ @<Set init...@>=
15485 mp->loop_ptr=null;
15486
15487 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15488 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15489 subroutine screams at the user.
15490
15491 @c void mp_bad_for (MP mp, char * s) {
15492   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15493 @.Improper...replaced by 0@>
15494   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15495   help4("When you say `for x=a step b until c',")
15496     ("the initial value `a' and the step size `b'")
15497     ("and the final value `c' must have known numeric values.")
15498     ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15499   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15500 };
15501
15502 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15503 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15504 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15505 to belong in the present part of the program, even though the original author
15506 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15507
15508 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15509   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15510   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15511   pointer s; /* the new loop-control node */
15512   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15513   pointer q;  /* link manipulation register */
15514   pointer pp; /* a new progression node */
15515   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15516   if ( m==start_forever ){ 
15517     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15518   } else { 
15519     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15520     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15521     mp_get_x_next(mp);
15522     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15523       @<Set up a picture iteration@>;
15524     } else { 
15525       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15526       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15527     }
15528   }
15529   @<Check for the presence of a colon@>;
15530   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15531   mp_resume_iteration(mp);
15532 }
15533
15534 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15535 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15536   mp_missing_err(mp, "=");
15537 @.Missing `='@>
15538   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.")
15539     ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
15540     ("was present, and I'll look for the values next.");
15541   mp_back_error(mp);
15542 }
15543
15544 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15545 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15546   mp_missing_err(mp, ":");
15547 @.Missing `:'@>
15548   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.")
15549     ("So I'll pretend that a colon was present;")
15550     ("everything from here to `endfor' will be iterated.");
15551   mp_back_error(mp);
15552 }
15553
15554 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15555 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15556 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15557
15558 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15559 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15560 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15561 token, so it won't be lost accidentally.)
15562
15563 @ @<Scan the loop text...@>=
15564 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15565 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15566 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15567 link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15568
15569 @ @<Initialize table...@>=
15570 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15571 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15572
15573 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15574 |resume_iteration| routine.
15575
15576 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15577   pointer p,q; /* link registers */
15578   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15579   if ( p==progression_flag ) { 
15580     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15581     mp->cur_exp=value(p);
15582     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15583       mp_stop_iteration(mp);
15584       return;
15585     }
15586     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15587     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15588   } else if ( p==null ) { 
15589     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15590     if ( p==null ) {
15591       mp_stop_iteration(mp);
15592       return;
15593     }
15594     loop_list(mp->loop_ptr)=link(p); q=info(p); free_avail(p);
15595   } else if ( p==mp_void ) { 
15596     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15597   } else {
15598     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15599       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15600   }
15601   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15602   mp_stack_argument(mp, q);
15603   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15604      @<Trace the start of a loop@>;
15605   }
15606   return;
15607 NOT_FOUND:
15608   mp_stop_iteration(mp);
15609 }
15610
15611 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15612 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15613  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15614
15615 @ @<Trace the start of a loop@>=
15616
15617   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15618 @.loop value=n@>
15619   if ( (q!=null)&&(link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15620   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15621   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
15622 }
15623
15624 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15625 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15626   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15627   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15628   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15629   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15630   mp->cur_type=mp_picture_type;
15631   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15632   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15633 }
15634
15635 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15636 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15637 from the input stack.
15638
15639 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15640   pointer p,q; /* the usual */
15641   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15642   if ( p==progression_flag )  {
15643     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15644   } else if ( p==null ){ 
15645     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15646     while ( q!=null ) {
15647       p=info(q);
15648       if ( p!=null ) {
15649         if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15650           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15651         } else {
15652           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15653         }
15654       }
15655       p=q; q=link(q); free_avail(p);
15656     }
15657   } else if ( p>progression_flag ) {
15658     delete_edge_ref(p);
15659   }
15660   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15661   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15662 }
15663
15664 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15665 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15666
15667 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15668 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15669 (if |m=suffix_base|).
15670
15671 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15672 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); link(q)=null; /* |link(q)=loop_list(s)| */
15673 do {  
15674   mp_get_x_next(mp);
15675   if ( m!=expr_base ) {
15676     mp_scan_suffix(mp);
15677   } else { 
15678     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15679           goto CONTINUE;
15680     mp_scan_expression(mp);
15681     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15682       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15683     }
15684     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15685   }
15686   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); 
15687   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15688 CONTINUE:
15689   ;
15690 } while (mp->cur_cmd==comma)
15691
15692 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15693
15694   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15695   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15696   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15697   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15698   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15699   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15700     mp_missing_err(mp, "until");
15701 @.Missing `until'@>
15702     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.")
15703       ("So I'll look for the final value and colon next.");
15704     mp_back_error(mp);
15705   }
15706   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15707   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15708   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15709   loop_type(s)=progression_flag; 
15710   break;
15711 }
15712
15713 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15714 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15715
15716 @<Set up a picture iteration@>=
15717 { mp_get_x_next(mp);
15718   mp_scan_expression(mp);
15719   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15720   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15721   q=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15722   if ( q!= null ) 
15723     if ( is_start_or_stop(q) )
15724       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=link(q);
15725   loop_list(s)=q;
15726 }
15727
15728 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15729 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15730   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15731   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15732   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15733   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15734 }
15735
15736 @* \[35] File names.
15737 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15738 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15739 fact that completely different naming conventions are used by different
15740 groups of people. The following programs show what is required for one
15741 particular operating system; similar routines for other systems are not
15742 difficult to devise.
15743 @^system dependencies@>
15744
15745 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15746 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15747 system.  The extension of an input file is assumed to be
15748 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15749 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15750 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15751 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15752 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15753 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15754 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15755 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15756 area; this special area is intended for commonly used input files.
15757
15758 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15759 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15760 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15761 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15762 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15763 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15764 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15765 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15766 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15767 operating system.
15768
15769 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15770 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15771 @^system dependencies@>
15772 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15773 of three system-dependent
15774 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15775 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15776 the system-independent driver program does the operations
15777 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;|more_name|(c_n);
15778 \,|end_name|.$$
15779 These three procedures communicate with each other via global variables.
15780 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15781 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15782 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15783 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15784
15785 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15786 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15787 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15788 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15789 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15790 on the current input line. In other words,
15791 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15792 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15793 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15794 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15795
15796 @<Glob...@>=
15797 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15798 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15799 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15800
15801 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15802
15803 @<Set init...@>=
15804 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15805 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15806 mp->cur_ext=xstrdup("");
15807
15808 @ @<Dealloc variables@>=
15809 xfree(mp->cur_area);
15810 xfree(mp->cur_name);
15811 xfree(mp->cur_ext);
15812
15813 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15814 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15815 consists of all characters up to and including the final such character;
15816 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15817 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15818 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15819 @^system dependencies@>
15820
15821 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15822 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15823 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15824 while scanning a file name.
15825
15826 @<Glob...@>=
15827 integer area_delimiter;
15828   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15829 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15830
15831 @ Input files that can't be found in the user's area may appear in standard
15832 system areas called |MP_area| and |MF_area|.  (The latter is used when the file
15833 extension is |".mf"|.)  The standard system area for font metric files
15834 to be read is |MP_font_area|.
15835 This system area name will, of course, vary from place to place.
15836 @^system dependencies@>
15837
15838 @d MP_area "MPinputs:"
15839 @.MPinputs@>
15840 @d MF_area "MFinputs:"
15841 @.MFinputs@>
15842 @d MP_font_area ""
15843 @.TeXfonts@>
15844
15845 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15846 @^system dependencies@>
15847
15848 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15849 void mp_begin_name (MP mp) { 
15850   xfree(mp->cur_name); 
15851   xfree(mp->cur_area); 
15852   xfree(mp->cur_ext);
15853   mp->area_delimiter=-1; 
15854   mp->ext_delimiter=-1;
15855 }
15856
15857 @ And here's the second.
15858 @^system dependencies@>
15859
15860 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15861 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) { 
15862   if (c==' ') {
15863     return false;
15864   } else { 
15865     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15866       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15867       mp->ext_delimiter=-1;
15868     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15869       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15870     }
15871     str_room(1); append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15872     return true;
15873   }
15874 }
15875
15876 @ The third.
15877 @^system dependencies@>
15878
15879 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15880       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15881       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15882       A[C] = 0;}
15883
15884 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15885 void mp_end_name (MP mp) {
15886   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15887   unsigned int len;
15888   /* "my/w.mp" */
15889   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15890   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15891     mp->cur_area=xstrdup("");
15892   } else {
15893     len = mp->area_delimiter-s; 
15894     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15895     s += len+1;
15896   }
15897   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15898     mp->cur_ext=xstrdup("");
15899     len = mp->pool_ptr-s; 
15900   } else {
15901     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15902     len = mp->ext_delimiter-s;
15903   }
15904   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15905   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15906 }
15907
15908 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15909 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15910 some operating systems put the file area last instead of first.)
15911 @^system dependencies@>
15912
15913 @<Basic printing...@>=
15914 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15915   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15916 };
15917
15918 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15919 \MP\ strings
15920 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15921 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15922 @^system dependencies@>
15923
15924 @d append_to_name(A) { c=(A); 
15925   if ( k<file_name_size ) {
15926     mp->name_of_file[k]=xchr(c);
15927     incr(k);
15928   }
15929 }
15930
15931 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15932 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) {
15933   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15934   ASCII_code c; /* character being packed */
15935   char *j; /* a character  index */
15936   k=0;
15937   assert(n);
15938   if (a!=NULL) {
15939     for (j=a;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15940   }
15941   for (j=n;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15942   if (e!=NULL) {
15943     for (j=e;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15944   }
15945   mp->name_of_file[k]=0;
15946   mp->name_length=k; 
15947 }
15948
15949 @ @<Internal library declarations@>=
15950 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) ;
15951
15952 @ A messier routine is also needed, since mem file names must be scanned
15953 before \MP's string mechanism has been initialized. We shall use the
15954 global variable |MP_mem_default| to supply the text for default system areas
15955 and extensions related to mem files.
15956 @^system dependencies@>
15957
15958 @d mem_default_length 9 /* length of the |MP_mem_default| string */
15959 @d mem_ext_length 4 /* length of its `\.{.mem}' part */
15960 @d mem_extension ".mem" /* the extension, as a \.{WEB} constant */
15961
15962 @<Glob...@>=
15963 char *MP_mem_default;
15964 char *mem_name; /* for commandline */
15965
15966 @ @<Option variables@>=
15967 char *mem_name; /* for commandline */
15968
15969 @ @<Allocate or initialize ...@>=
15970 mp->MP_mem_default = xstrdup("plain.mem");
15971 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15972 @.plain@>
15973 @^system dependencies@>
15974
15975 @ @<Dealloc variables@>=
15976 xfree(mp->MP_mem_default);
15977 xfree(mp->mem_name);
15978
15979 @ @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
15980 if ( mem_default_length>file_name_size ) mp->bad=20;
15981
15982 @ Here is the messy routine that was just mentioned. It sets |name_of_file|
15983 from the first |n| characters of |MP_mem_default|, followed by
15984 |buffer[a..b-1]|, followed by the last |mem_ext_length| characters of
15985 |MP_mem_default|.
15986
15987 We dare not give error messages here, since \MP\ calls this routine before
15988 the |error| routine is ready to roll. Instead, we simply drop excess characters,
15989 since the error will be detected in another way when a strange file name
15990 isn't found.
15991 @^system dependencies@>
15992
15993 @c void mp_pack_buffered_name (MP mp,small_number n, integer a,
15994                                integer b) {
15995   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15996   ASCII_code c; /* character being packed */
15997   integer j; /* index into |buffer| or |MP_mem_default| */
15998   if ( n+b-a+1+mem_ext_length>file_name_size )
15999     b=a+file_name_size-n-1-mem_ext_length;
16000   k=0;
16001   for (j=0;j<n;j++) {
16002     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16003   }
16004   for (j=a;j<b;j++) {
16005     append_to_name(mp->buffer[j]);
16006   }
16007   for (j=mem_default_length-mem_ext_length;
16008       j<mem_default_length;j++) {
16009     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16010   } 
16011   mp->name_of_file[k]=0;
16012   mp->name_length=k; 
16013 }
16014
16015 @ Here is the only place we use |pack_buffered_name|. This part of the program
16016 becomes active when a ``virgin'' \MP\ is trying to get going, just after
16017 the preliminary initialization, or when the user is substituting another
16018 mem file by typing `\.\&' after the initial `\.{**}' prompt.  The buffer
16019 contains the first line of input in |buffer[loc..(last-1)]|, where
16020 |loc<last| and |buffer[loc]<>" "|.
16021
16022 @<Declarations@>=
16023 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
16024
16025 @ @c
16026 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
16027   int j; /* the first space after the file name */
16028   if (mp->mem_name!=NULL) {
16029     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp->mem_name, "rb", mp_filetype_memfile);
16030     if ( mp->mem_file ) return true;
16031   }
16032   j=loc;
16033   if ( mp->buffer[loc]=='&' ) {
16034     incr(loc); j=loc; mp->buffer[mp->last]=' ';
16035     while ( mp->buffer[j]!=' ' ) incr(j);
16036     mp_pack_buffered_name(mp, 0,loc,j); /* try first without the system file area */
16037     if ( mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) goto FOUND;
16038     wake_up_terminal;
16039     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
16040 @.Sorry, I can't find...@>
16041     update_terminal;
16042   }
16043   /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
16044   mp_pack_buffered_name(mp, mem_default_length-mem_ext_length,0,0);
16045   if ( ! mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) {
16046     wake_up_terminal;
16047     wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!\n");
16048 @.I can't find PLAIN...@>
16049 @.plain@>
16050     return false;
16051   }
16052 FOUND:
16053   loc=j; return true;
16054 }
16055
16056 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16057 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16058 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16059 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16060 most recently opened, if it is possible to do this in a \PASCAL\ program.
16061 @^system dependencies@>
16062
16063 @<Declarations@>=
16064 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16065 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16066 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16067
16068 @ @c 
16069 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16070   int k; /* index into |name_of_file| */
16071   str_room(mp->name_length);
16072   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16073     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16074   }
16075   return mp_make_string(mp);
16076 }
16077
16078 @ Now let's consider the ``driver''
16079 routines by which \MP\ deals with file names
16080 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16081 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16082 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16083 destroy necessary information.)
16084
16085 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16086 file names, because of other conventions of \MP.
16087 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16088 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16089 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16090 changes to allow such characters in file names should probably
16091 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16092 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16093 @^system dependencies@>
16094
16095 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16096   mp_begin_name(mp);
16097   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16098   while (1) { 
16099     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16100     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16101     incr(loc);
16102   }
16103   mp_end_name(mp);
16104 }
16105
16106 @ Here is another version that takes its input from a string.
16107
16108 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16109 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16110   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16111   mp_begin_name(mp);
16112   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16113   while ( p<q ){ 
16114     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16115     incr(p);
16116   }
16117   mp_end_name(mp);
16118 }
16119
16120 @ And one that reads from a |char*|.
16121
16122 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16123 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16124   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16125   mp_begin_name(mp);
16126   p=s; q=p+strlen(s);
16127   while ( p<q ){ 
16128     if ( ! mp_more_name(mp, *p)) break;
16129     p++;
16130   }
16131   mp_end_name(mp);
16132 }
16133
16134
16135 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16136 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16137 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16138
16139 @<Glob...@>=
16140 char *job_name; /* principal file name */
16141 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16142 char *log_name; /* full name of the log file */
16143
16144 @ @<Option variables@>=
16145 char *job_name; /* principal file name */
16146
16147 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16148 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16149 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16150
16151 @<Allocate or ...@>=
16152 mp->job_name=opt->job_name; 
16153 mp->log_opened=false;
16154
16155 @ @<Dealloc variables@>=
16156 xfree(mp->job_name);
16157
16158 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16159 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16160 and |cur_ext|.
16161
16162 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16163
16164 @<Declarations@>=
16165 void mp_pack_job_name (MP mp, char *s) ;
16166
16167 @ @c void mp_pack_job_name (MP mp, char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16168   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16169   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16170   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16171   pack_cur_name;
16172 }
16173
16174 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16175 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16176 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16177 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16178 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16179 ready for another attempt at file opening.
16180
16181 @<Declarations@>=
16182 void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) ;
16183
16184 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) {
16185   size_t k; /* index into |buffer| */
16186   char * saved_cur_name;
16187   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16188         wake_up_terminal;
16189   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16190         print_err("I can\'t find file `");
16191 @.I can't find file x@>
16192   } else {
16193         print_err("I can\'t write on file `");
16194   }
16195 @.I can't write on file x@>
16196   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16197   mp_print(mp, "'.");
16198   if (strcmp(e,"")==0) 
16199         mp_show_context(mp);
16200   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16201 @.Please type...@>
16202   if ( mp->interaction<mp_scroll_mode )
16203     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16204 @.job aborted, file error...@>
16205   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16206   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16207   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16208         mp->cur_ext=e;
16209   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16210     mp->cur_name=saved_cur_name;
16211   } else {
16212     xfree(saved_cur_name);
16213   }
16214   pack_cur_name;
16215 }
16216
16217 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16218
16219   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16220   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16221   while (1) { 
16222     if ( k==mp->last ) break;
16223     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16224     incr(k);
16225   }
16226   mp_end_name(mp);
16227 }
16228
16229 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16230 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16231
16232 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16233   int old_setting; /* previous |selector| setting */
16234   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16235   int l; /* end of first input line */
16236   integer m; /* the current month */
16237   char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16238     /* abbreviations of month names */
16239   old_setting=mp->selector;
16240   if ( mp->job_name==NULL ) {
16241      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16242   }
16243   mp_pack_job_name(mp,".log");
16244   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16245     @<Try to get a different log file name@>;
16246   }
16247   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16248   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16249   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16250   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16251     /* make sure bottom level is in memory */
16252   mp_print_nl(mp, "**");
16253 @.**@>
16254   l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16255   for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16256   mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16257   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16258 }
16259
16260 @ @<Dealloc variables@>=
16261 xfree(mp->log_name);
16262
16263 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16264 unable to print error messages or even to |show_context|.
16265 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16266 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16267
16268 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16269 on the terminal. However, in the unusual case that
16270 no log file could be opened, we make an exception and allow
16271 an explanatory message to be seen.
16272
16273 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16274 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16275 this file.
16276
16277 @<Try to get a different log file name@>=
16278 {  
16279   mp->selector=term_only;
16280   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16281 }
16282
16283 @ @<Print the banner...@>=
16284
16285   wlog(banner);
16286   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16287   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16288   mp_print_char(mp, ' ');
16289   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16290   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr(months[k]); }
16291   mp_print_char(mp, ' '); 
16292   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16293   mp_print_char(mp, ' ');
16294   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16295   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_dd(mp, m % 60);
16296 }
16297
16298 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16299 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16300 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16301
16302 @c boolean mp_try_extension (MP mp,char *ext) { 
16303   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16304   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16305   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16306   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16307     return true;
16308   } else { 
16309     if (strcmp(ext,".mf")==0 ) in_area=xstrdup(MF_area);
16310     else in_area=xstrdup(MP_area);
16311     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,in_area,ext);
16312     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16313   }
16314   return false;
16315 }
16316
16317 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16318 when an `\.{input}' command is being processed.
16319
16320 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16321   char *fname = NULL;
16322   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16323   while (1) { 
16324     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16325     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16326       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16327       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16328       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16329       /* |else do_nothing; | */
16330     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16331       break;
16332     }
16333     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16334     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16335   }
16336   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16337   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16338   if ( mp->job_name==NULL ) {
16339     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16340     mp_open_log_file(mp);
16341   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16342         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16343   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16344   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
16345   mp_print_char(mp, '('); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16346   xfree(fname);
16347   update_terminal;
16348   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16349   @<Read the first line of the new file@>;
16350 }
16351
16352 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16353 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16354 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16355 @^system dependencies@>
16356
16357 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16358 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16359
16360 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16361 so there is no need to test the return value.
16362
16363 @<Read the first line...@>=
16364
16365   line=1;
16366   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16367   mp_firm_up_the_line(mp);
16368   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start;
16369 }
16370
16371 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16372 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16373 if ( token_state ) { 
16374   print_err("File names can't appear within macros");
16375 @.File names can't...@>
16376   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,")
16377     ("possibly garbaging the name you gave.")
16378     ("Please delete the tokens and insert the name again.");
16379   mp_error(mp);
16380 }
16381 if ( file_state ) {
16382   mp_scan_file_name(mp);
16383 } else { 
16384    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16385    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16386    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16387 }
16388
16389 @ Sometimes we need to deal with two file names at once.  This procedure
16390 copies the given string into a special array for an old file name.
16391
16392 @c void mp_copy_old_name (MP mp,str_number s) {
16393   integer k; /* number of positions filled in |old_file_name| */
16394   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
16395   k=0;
16396   for (j=mp->str_start[s];j<=str_stop(s)-1;j++) { 
16397     incr(k);
16398     if ( k<=file_name_size ) 
16399       mp->old_file_name[k]=xchr(mp->str_pool[j]);
16400   }
16401   mp->old_file_name[++k] = 0;
16402 }
16403
16404 @ @<Glob...@>=
16405 char old_file_name[file_name_size+1];  /* analogous to |name_of_file| */
16406
16407 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16408 with the current input file.
16409
16410 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16411   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16412   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16413     |goto not_found| if there is a problem@>;
16414   mp_begin_file_reading(mp);
16415   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16416     mp_end_file_reading(mp);
16417     goto NOT_FOUND;
16418   }
16419   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16420   mp->mpx_name[index]=name; add_str_ref(name);
16421   @<Read the first line of the new file@>;
16422   return;
16423 NOT_FOUND: 
16424     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16425 }
16426
16427 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16428 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16429 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |old_file_name| and passing
16430 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16431 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16432 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16433 @^system dependencies@>
16434
16435 @ @<Exported types@>=
16436 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16437
16438 @ @<Glob...@>=
16439 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16440
16441 @ @<Option variables@>=
16442 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16443
16444 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16445 set_callback_option(run_make_mpx);
16446
16447 @ @<Internal library declarations@>=
16448 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16449
16450 @ The default does nothing.
16451 @c 
16452 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16453   if (mp && origname && mtxname) /* for -W */
16454     return false;
16455   return false;
16456 }
16457
16458
16459
16460 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16461   |goto not_found| if there is a problem@>=
16462 mp_copy_old_name(mp, name);
16463 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, mp->old_file_name, mp->name_of_file))
16464    goto NOT_FOUND
16465
16466 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16467 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16468 mp_print_nl(mp, ">> ");
16469 mp_print(mp, mp->old_file_name);
16470 mp_print_nl(mp, ">> ");
16471 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16472 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16473 help4("The two files given above are one of your source files")
16474   ("and an auxiliary file I need to read to find out what your")
16475   ("btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,")
16476   ("try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16477 succumb;
16478
16479 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16480 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16481 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16482 @:write_}{\&{write} primitive@>
16483
16484 @<Types in the outer block@>=
16485 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16486 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16487
16488 @ @<Glob...@>=
16489 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16490 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16491 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16492 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16493 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16494 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16495 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16496 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16497
16498 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16499 mp->max_read_files=8;
16500 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16501 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16502 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16503 mp->read_files=0;
16504 mp->max_write_files=8;
16505 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16506 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16507 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16508 mp->write_files=0;
16509
16510
16511 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16512 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16513 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16514
16515 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16516   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16517   pack_cur_name;
16518   mp_begin_file_reading(mp);
16519   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (mp_filetype_text+n)) ) 
16520         goto NOT_FOUND;
16521   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16522     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
16523         goto NOT_FOUND; 
16524   }
16525   mp->rd_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16526   return true;
16527 NOT_FOUND: 
16528   mp_end_file_reading(mp);
16529   return false;
16530 }
16531
16532 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16533
16534 @<Declarations@>=
16535 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16536
16537 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16538   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16539   pack_cur_name;
16540   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (mp_filetype_text+n)) )
16541     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16542   mp->wr_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16543 }
16544
16545
16546 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16547 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16548 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16549 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16550 pictures or fonts of type.
16551
16552 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16553 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16554 and |scan_expression|.}$$
16555 @^recursion@>
16556 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16557 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16558 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16559 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16560 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16561 and |cur_sym|.
16562
16563 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16564 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16565 recovery.
16566
16567 @<Glob...@>=
16568 small_number cur_type; /* the type of the expression just found */
16569 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16570
16571 @ @<Set init...@>=
16572 mp->cur_exp=0;
16573
16574 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16575 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16576
16577 \smallskip\hang
16578 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16579 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16580 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16581 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16582
16583 \smallskip\hang
16584 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16585 or |false_code|.
16586
16587 \smallskip\hang
16588 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16589 node that is in the ring of variables equivalent
16590 to at least one undefined boolean variable.
16591
16592 \smallskip\hang
16593 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16594 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16595 includes this particular reference.
16596
16597 \smallskip\hang
16598 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16599 node that is in the ring of variables equivalent
16600 to at least one undefined string variable.
16601
16602 \smallskip\hang
16603 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16604 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16605 elliptical.
16606
16607 \smallskip\hang
16608 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16609 node that is in the ring of variables equivalent
16610 to at least one undefined pen variable.
16611
16612 \smallskip\hang
16613 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16614 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16615 the path will have been chosen.
16616
16617 \smallskip\hang
16618 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16619 node that is in the ring of variables equivalent
16620 to at least one undefined path variable.
16621
16622 \smallskip\hang
16623 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16624 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16625 contains a reference count that includes this particular reference.
16626
16627 \smallskip\hang
16628 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16629 node that is in the ring of variables equivalent
16630 to at least one undefined picture variable.
16631
16632 \smallskip\hang
16633 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16634 capsule node. The |value| part of this capsule
16635 points to a transform node that contains six numeric values,
16636 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16637
16638 \smallskip\hang
16639 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16640 capsule node. The |value| part of this capsule
16641 points to a color node that contains three numeric values,
16642 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16643
16644 \smallskip\hang
16645 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16646 capsule node. The |value| part of this capsule
16647 points to a color node that contains four numeric values,
16648 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16649
16650 \smallskip\hang
16651 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16652 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16653 points to a pair node that contains two numeric values,
16654 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16655
16656 \smallskip\hang
16657 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16658
16659 \smallskip\hang
16660 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16661 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16662 dependency list.
16663
16664 \smallskip\hang
16665 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16666 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16667 points to the associated dependency list.
16668
16669 \smallskip\hang
16670 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16671 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16672 example, in the expression
16673 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16674
16675 \smallskip\hang
16676 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16677 tokens. This case arises only on the left-hand side of an assignment
16678 (`\.{:=}') operation, under very special circumstances.
16679
16680 \smallskip\noindent
16681 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16682 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16683 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16684 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16685 |token_list|.
16686
16687 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16688 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|
16689 and |link<=mp_void|; and their |type| field is one of the possibilities for
16690 |cur_type| listed above.
16691
16692 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16693 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16694 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16695 no extra layer of indirection is present; the |value|
16696 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16697 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16698 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16699 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16700 always part of the general |dep_list| structure.
16701
16702 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16703 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16704 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16705 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16706 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16707 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16708 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16709 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16710
16711 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16712 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16713 and stashes them away in a
16714 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16715 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16716 copy path lists or to update reference counts, etc.
16717
16718 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16719 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16720 that must be easily distinguishable from token lists.
16721
16722 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16723 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16724   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16725   switch (mp->cur_type) {
16726   case unknown_types:
16727   case mp_transform_type:
16728   case mp_color_type:
16729   case mp_pair_type:
16730   case mp_dependent:
16731   case mp_proto_dependent:
16732   case mp_independent: 
16733   case mp_cmykcolor_type:
16734     p=mp->cur_exp;
16735     break;
16736   default: 
16737     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16738     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16739     break;
16740   }
16741   mp->cur_type=mp_vacuous; link(p)=mp_void; 
16742   return p;
16743 }
16744
16745 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16746 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16747 and |cur_exp|.
16748
16749 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16750 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16751 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16752 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16753 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16754
16755 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16756 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16757 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16758 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16759 only when they are alive or dormant.
16760
16761 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16762 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16763 dead or dormant; it resuscitates them.
16764
16765 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16766 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16767
16768 @ @c
16769 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16770   mp->cur_type=type(p);
16771   switch (mp->cur_type) {
16772   case unknown_types:
16773   case mp_transform_type:
16774   case mp_color_type:
16775   case mp_pair_type:
16776   case mp_dependent: 
16777   case mp_proto_dependent:
16778   case mp_independent:
16779   case mp_cmykcolor_type: 
16780     mp->cur_exp=p;
16781     break;
16782   default:
16783     mp->cur_exp=value(p);
16784     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16785     break;
16786   }
16787 }
16788
16789 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16790 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16791 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16792 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16793 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16794 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16795 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16796 in full.
16797
16798 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16799 @<Declare the procedure called |print_dp|@>;
16800 @<Declare the stashing/unstashing routines@>;
16801 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, small_number verbosity) {
16802   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16803   small_number t; /* the type of the expression */
16804   pointer q; /* a big node being displayed */
16805   integer v=0; /* the value of the expression */
16806   if ( p!=null ) {
16807     restore_cur_exp=false;
16808   } else { 
16809     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16810   }
16811   t=type(p);
16812   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16813   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16814   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16815 }
16816
16817 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16818 switch (t) {
16819 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16820 case mp_boolean_type:
16821   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16822   break;
16823 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16824   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16825   break;
16826 case mp_string_type:
16827   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, '"');
16828   break;
16829 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16830   @<Display a complex type@>;
16831   break;
16832 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16833   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16834   else @<Display a big node@>;
16835   break;
16836 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16837 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16838   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16839   break;
16840 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16841 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16842 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16843 }
16844
16845 @ @<Display a big node@>=
16846
16847   mp_print_char(mp, '('); q=v+mp->big_node_size[t];
16848   do {  
16849     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16850     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16851     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16852     v=v+2;
16853     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, ',');
16854   } while (v!=q);
16855   mp_print_char(mp, ')');
16856 }
16857
16858 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16859 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16860 \\{tracingonline}.
16861
16862 @<Display a complex type@>=
16863 if ( verbosity<=1 ) {
16864   mp_print_type(mp, t);
16865 } else { 
16866   if ( mp->selector==term_and_log )
16867    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16868     mp->selector=term_only;
16869     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16870     mp->selector=term_and_log;
16871   };
16872   switch (t) {
16873   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16874   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16875   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16876   } /* there are no other cases */
16877 }
16878
16879 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16880 void mp_print_dp (MP mp,small_number t, pointer p, 
16881                   small_number verbosity)  {
16882   pointer q; /* the node following |p| */
16883   q=link(p);
16884   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16885   else mp_print(mp, "linearform");
16886 }
16887
16888 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16889 the ring consists entirely of capsules.
16890
16891 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16892 { mp_print_type(mp, t);
16893 if ( v!=null )
16894   { mp_print_char(mp, ' ');
16895   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16896   mp_print_variable_name(mp, v);
16897   };
16898 }
16899
16900 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16901 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16902 or |disp_err| instead of |print_err|.
16903
16904 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16905
16906 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16907 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, char *s) { 
16908   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16909   mp_print_nl(mp, ">> ");
16910 @.>>@>
16911   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16912   if (strlen(s)) { 
16913     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16914 @.!\relax@>
16915   }
16916 }
16917
16918 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16919 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16920 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16921 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16922 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16923
16924 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16925   switch (mp->cur_type) {
16926   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16927   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16928     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16929     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16930     break;
16931   case mp_string_type:
16932     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16933   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16934     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16935   case mp_picture_type:
16936     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16937   default: 
16938     break;
16939   }
16940   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16941 }
16942
16943 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16944 the storage associated with any two-word value packet.
16945
16946 @<Declare the recycling subroutines@>=
16947 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16948
16949 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16950   small_number t; /* a type code */
16951   integer vv; /* another value */
16952   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16953   integer v=0; /* a value */
16954   t=type(p);
16955   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16956   switch (t) {
16957   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16958   case mp_numeric_type:
16959     break;
16960   case unknown_types:
16961     mp_ring_delete(mp, p); break;
16962   case mp_string_type:
16963     delete_str_ref(v); break;
16964   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16965     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16966   case mp_picture_type:
16967     delete_edge_ref(v); break;
16968   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16969   case mp_transform_type:
16970     @<Recycle a big node@>; break; 
16971   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16972     @<Recycle a dependency list@>; break;
16973   case mp_independent:
16974     @<Recycle an independent variable@>; break;
16975   case mp_token_list: case mp_structured:
16976     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16977 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16978   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16979     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16980   } /* there are no other cases */
16981   type(p)=undefined;
16982 }
16983
16984 @ @<Recycle a big node@>=
16985 if ( v!=null ){ 
16986   q=v+mp->big_node_size[t];
16987   do {  
16988     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16989   } while (q!=v);
16990   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
16991 }
16992
16993 @ @<Recycle a dependency list@>=
16994
16995   q=dep_list(p);
16996   while ( info(q)!=null ) q=link(q);
16997   link(prev_dep(p))=link(q);
16998   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
16999   link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
17000 }
17001
17002 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
17003 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
17004 coefficient of dependence is maximal will take its place.
17005 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
17006 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
17007 @^Zabala Salelles, Ignacio Andres@>
17008
17009 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
17010 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
17011 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
17012 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
17013 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
17014
17015 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
17016 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
17017 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
17018 is maximal.
17019
17020 Furthermore, this complication is not so slight when
17021 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
17022 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
17023 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
17024 large coefficient `50'.
17025
17026 In order to deal with these complications without wasting too much time,
17027 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
17028 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
17029 proto-dependent cases.
17030
17031 @<Recycle an independent variable@>=
17032
17033   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
17034   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
17035   q=link(dep_head);
17036   while ( q!=dep_head ) { 
17037     s=value_loc(q); /* now |link(s)=dep_list(q)| */
17038     while (1) { 
17039       r=link(s);
17040       if ( info(r)==null ) break;;
17041       if ( info(r)!=p ) { 
17042        s=r;
17043       } else  { 
17044         t=type(q); link(s)=link(r); info(r)=q;
17045         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
17046           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
17047         } else { 
17048           link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
17049         }
17050       }
17051     }   
17052     q=link(r);
17053   }
17054   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17055     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17056     independent variable, and change all remaining dependencies
17057     accordingly@>;
17058   }
17059 }
17060
17061 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17062
17063 @<Glob...@>=
17064 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17065 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17066 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17067
17068 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17069
17070   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17071     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17072   }
17073   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17074 }
17075
17076 @ @<Choose a dependent...@>=
17077
17078   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000 >= mp->max_c[mp_proto_dependent]) )
17079     t=mp_dependent;
17080   else 
17081     t=mp_proto_dependent;
17082   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17083     variable~|p|@>;
17084   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17085   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17086     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17087   }
17088   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17089   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17090   mp_flush_node_list(mp, s);
17091   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17092   check_arith;
17093 }
17094
17095 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17096 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17097 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17098 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17099 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17100 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17101 list.
17102
17103 @<Determine the dep...@>=
17104 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17105 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17106 r=dep_list(pp); link(s)=r;
17107 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
17108 q=link(r); link(r)=null;
17109 prev_dep(q)=prev_dep(pp); link(prev_dep(pp))=q;
17110 new_indep(pp);
17111 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17112 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17113   @<Show the transformed dependency@>; 
17114 }
17115
17116 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17117 by the dependency list~|s|.
17118
17119 @<Show the transformed...@>=
17120 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17121   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17122 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17123   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, '-');
17124   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17125   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17126   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17127   mp_print_variable_name(mp, p);
17128   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17129     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17130   }
17131   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '='); else mp_print(mp, " = ");
17132   mp_print_dependency(mp, s,t);
17133   mp_end_diagnostic(mp, false);
17134 }
17135
17136 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17137 dependency lists must be brought up to date.
17138
17139 @<Substitute new dependencies...@>=
17140 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17141   r=mp->max_link[t];
17142   while ( r!=null ) {
17143     q=info(r);
17144     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17145      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17146     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17147     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17148   }
17149 }
17150
17151 @ @<Substitute new proto...@>=
17152 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17153   r=mp->max_link[t];
17154   while ( r!=null ) {
17155     q=info(r);
17156     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17157       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17158         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17159       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
17160       type(q)=mp_proto_dependent; value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17161     }
17162     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17163       mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17164     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17165     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17166   }
17167 }
17168
17169 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17170 that are often needed during error recovery. For example,
17171 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17172 a given value, and calls |error|.
17173
17174 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17175 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17176 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17177 the user has changed things.)
17178
17179 @<Declarations@>=
17180 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17181 void mp_put_get_error (MP mp);
17182 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17183
17184 @ @c
17185 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17186   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17187 }
17188 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17189   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17190 }
17191 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17192   mp_put_get_error(mp);
17193   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17194 }
17195
17196 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17197 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17198 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17199 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17200 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17201 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17202
17203 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17204 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17205 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17206 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17207 usually zero.
17208
17209 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17210 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17211 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17212 that produces boolean expressions.
17213
17214
17215 @<Glob...@>=
17216 int var_flag; /* command that wants a variable */
17217
17218 @ @<Set init...@>=
17219 mp->var_flag=0;
17220
17221 @* \[37] Parsing primary expressions.
17222 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17223 since it involves so many different cases. But each case---with one
17224 exception---is fairly simple by itself.
17225
17226 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17227 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17228 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17229 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17230 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17231
17232 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17233 void mp_scan_primary (MP mp) {
17234   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17235   quarterword c; /* a primitive operation code */
17236   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17237   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17238   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17239   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17240 RESTART:
17241   check_arith;
17242   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17243   switch (mp->cur_cmd) {
17244   case left_delimiter:
17245     @<Scan a delimited primary@>; break;
17246   case begin_group:
17247     @<Scan a grouped primary@>; break;
17248   case string_token:
17249     @<Scan a string constant@>; break;
17250   case numeric_token:
17251     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17252   case nullary:
17253     @<Scan a nullary operation@>; break;
17254   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17255     @<Scan a unary operation@>; break;
17256   case primary_binary:
17257     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17258   case str_op:
17259     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17260   case internal_quantity:
17261     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17262   case capsule_token:
17263     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17264   case tag_token:
17265     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17266   default: 
17267     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17268 @.A primary expression...@>
17269   }
17270   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17271 DONE: 
17272   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17273     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17274       @<Scan a mediation construction@>;
17275     }
17276   }
17277 }
17278
17279
17280
17281 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17282
17283 @c void mp_bad_exp (MP mp,char * s) {
17284   int save_flag;
17285   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17286   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17287   mp_print_char(mp, '\'');
17288   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,")
17289     ("so I've tentatively inserted `0'. You may want to")
17290     ("delete this zero and insert something else;")
17291     ("see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17292 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17293   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17294   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17295   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17296   mp->var_flag=save_flag;
17297 }
17298
17299 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17300 #ifdef DEBUG
17301 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17302 #endif
17303 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17304   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17305 }
17306
17307 @ @<Scan a delimited primary@>=
17308
17309   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17310   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17311   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17312     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17313   } else {
17314     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17315   }
17316 }
17317
17318 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17319 within a ``big node.''
17320
17321 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17322   pointer q; /* temporary register */
17323   type(p)=mp->cur_type;
17324   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17325     value(p)=mp->cur_exp;
17326   } else { 
17327     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17328       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17329     } else { 
17330       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17331       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17332       link(prev_dep(p))=p;
17333     }
17334     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17335   }
17336   mp->cur_type=mp_vacuous;
17337 }
17338
17339 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17340 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17341 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17342 we copy it, then recycle it.
17343
17344 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17345
17346   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17347   if ( q==mp->dep_final ){ 
17348     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17349   } else { 
17350     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17351   }
17352   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17353 }
17354
17355 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17356 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17357
17358 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17359
17360 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17361 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17362 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17363 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17364 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17365 else type(q)=mp_pair_type;
17366 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17367 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17368 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17369 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17370 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17371   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17372 }
17373 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17374   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17375   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17376   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17377   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17378   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17379   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17380   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17381   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17382   mp_recycle_value(mp, r);
17383   r=t;
17384   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17385 }
17386 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17387 mp->cur_type=type(q);
17388 mp->cur_exp=q;
17389 }
17390
17391 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17392 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17393   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17394 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17395   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';")
17396     ("but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't")
17397     ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17398     ("(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17399   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17400 }
17401
17402 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17403
17404   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17405   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17406     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17407 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17408     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'")
17409       ("isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17410       ("(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17411     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17412   }
17413   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17414 }
17415
17416 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17417
17418   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17419   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17420     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17421 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17422     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't")
17423       ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17424       ("(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17425     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17426   }
17427   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17428 }
17429
17430 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17431 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17432 in an error message if the group doesn't actually end.
17433
17434 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17435 integer group_line; /* where a group began */
17436
17437 @ @<Scan a grouped primary@>=
17438
17439   group_line=mp_true_line(mp);
17440   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17441   save_boundary_item(p);
17442   do {  
17443     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17444   } while (! (mp->cur_cmd!=semicolon));
17445   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17446     print_err("A group begun on line ");
17447 @.A group...never ended@>
17448     mp_print_int(mp, group_line);
17449     mp_print(mp, " never ended");
17450     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched")
17451          ("by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17452     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17453   }
17454   mp_unsave(mp); 
17455     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17456   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17457 }
17458
17459 @ @<Scan a string constant@>=
17460
17461   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17462 }
17463
17464 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17465 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17466 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17467 suspense won't be too bad:
17468
17469 \smallskip
17470 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17471 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17472
17473 \smallskip
17474 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17475
17476 \smallskip
17477 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17478 and the current expression.
17479
17480 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17481
17482 @ @<Scan a unary operation@>=
17483
17484   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17485   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17486 }
17487
17488 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17489 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17490 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17491 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17492 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17493 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17494 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17495 multiplication.
17496
17497 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17498 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17499
17500 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17501
17502   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17503   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17504     num=0; denom=0;
17505   } else { 
17506     mp_get_x_next(mp);
17507     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17508       mp_back_input(mp);
17509       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17510       goto DONE;
17511     }
17512     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17513     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17514     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17515     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17516   }
17517   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17518    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17519      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17520      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17521        mp_do_binary(mp, p,times);
17522      } else {
17523        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17524        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17525      }
17526     }
17527   }
17528   goto DONE;
17529 }
17530
17531 @ @<Protest division...@>=
17532
17533   print_err("Division by zero");
17534 @.Division by zero@>
17535   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17536 }
17537
17538 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17539
17540   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17541   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17542     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17543     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17544 @.Missing `of'@>
17545     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17546     mp_back_error(mp);
17547   }
17548   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17549   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17550 }
17551
17552 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17553
17554   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17555   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17556   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17557   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17558   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17559   mp->cur_type=mp_string_type;
17560   goto DONE;
17561 }
17562
17563 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17564 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17565 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17566 of the save stack, as described earlier.)
17567
17568 @<Scan an internal...@>=
17569
17570   q=mp->cur_mod;
17571   if ( my_var_flag==assignment ) {
17572     mp_get_x_next(mp);
17573     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17574       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17575       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17576       goto DONE;
17577     }
17578     mp_back_input(mp);
17579   }
17580   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17581 }
17582
17583 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17584 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17585 of scanning a variable.
17586
17587 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17588 names and subscript values, simultaneously following along in the
17589 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17590 instead of a value.
17591
17592 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17593 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17594 that is currently growing.
17595
17596 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17597 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17598 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17599 doesn't bother to update its information about type. And if
17600 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17601
17602 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17603 pointer pre_head,post_head,tail;
17604   /* prefix and suffix list variables */
17605 small_number tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17606 pointer t; /* a token */
17607 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17608
17609 @ @<Scan a variable primary...@>=
17610
17611   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17612   while (1) { 
17613     t=mp_cur_tok(mp); link(tail)=t;
17614     if ( tt!=undefined ) {
17615        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17616       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17617         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17618           prepare for a suffixed one@>;
17619       }
17620     }
17621     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17622     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17623       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17624     }
17625     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17626     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17627   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17628   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17629     or |goto done| if appropriate;
17630     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17631 }
17632
17633 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17634
17635   link(tail)=null;
17636   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17637     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; link(tail)=t;
17638     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17639   } else {
17640     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17641   }
17642 }
17643
17644 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17645
17646   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17647   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17648     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17649   } else { 
17650     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17651     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17652   }
17653 }
17654
17655 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17656 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17657 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17658 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17659
17660 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17661
17662   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17663   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17664   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17665 }
17666
17667 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17668
17669 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17670   pointer p; /* capsule token */
17671   p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null; back_list(p);
17672 }
17673
17674 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17675
17676 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17677   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17678 @.Improper subscript...@>
17679   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;")
17680     ("unfortunately, what I found was the value that appears just")
17681     ("above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17682   mp_flush_error(mp, 0);
17683 }
17684
17685 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17686 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17687 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17688
17689 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17690 @^inner loop@>
17691
17692   p=link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17693   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17694     q=equiv(q);
17695     if ( q==null ) goto DONE2;
17696     while (1) { 
17697       p=link(p);
17698       if ( p==null ) {
17699         tt=type(q); goto DONE2;
17700       };
17701       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17702       q=link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17703       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17704         do {  q=link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17705         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17706       }
17707     }
17708   }
17709 DONE2:
17710   ;
17711 }
17712
17713 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17714 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17715 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17716 token list for this variable name starts at |link(pre_head)|, with all
17717 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17718 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17719 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17720 the suffix.
17721
17722 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17723 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17724 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17725 we must be cautious.)
17726
17727 The following procedure prints an error message when a variable
17728 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17729 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17730
17731 @c 
17732 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17733   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17734   mp_print(mp, " has been obliterated");
17735 @.Variable...obliterated@>
17736   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,")
17737     ("but nevertheless you nearly hornswoggled me...")
17738     ("While I was evaluating the right-hand side of this")
17739     ("command, something happened, and the left-hand side")
17740     ("is no longer a variable! So I won't change anything.");
17741 }
17742
17743 @ If the variable does exist, we also need to check
17744 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17745 variable has, indeed, been scanned.
17746
17747 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17748 if ( post_head!=null ) {
17749   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17750 }
17751 q=link(pre_head); free_avail(pre_head);
17752 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17753   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17754 }
17755 p=mp_find_variable(mp, q);
17756 if ( p!=null ) {
17757   mp_make_exp_copy(mp, p);
17758 } else { 
17759   mp_obliterated(mp, q);
17760   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17761   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17762   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17763   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17764 }
17765 mp_flush_node_list(mp, q); 
17766 goto DONE
17767
17768 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17769 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17770
17771 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17772
17773   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=p;
17774   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17775   mp_get_x_next(mp); 
17776   goto RESTART;
17777 }
17778
17779 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17780 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17781 token list.
17782
17783 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17784
17785   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=link(post_head);
17786   info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=post_head;
17787   info(post_head)=q; link(post_head)=p; info(p)=link(q); link(q)=null;
17788   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17789   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17790 }
17791
17792 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17793 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17794 because of the multiplicity of possible cases.
17795
17796 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17797 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>;
17798 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17799   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17800 RESTART: 
17801   mp->cur_type=type(p);
17802   switch (mp->cur_type) {
17803   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17804     mp->cur_exp=value(p); break;
17805   case unknown_types:
17806     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17807     break;
17808   case mp_string_type: 
17809     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17810     break;
17811   case mp_picture_type:
17812     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17813     break;
17814   case mp_pen_type:
17815     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17816     break; 
17817   case mp_path_type:
17818     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17819     break;
17820   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17821   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17822     @<Copy the big node |p|@>;
17823     break;
17824   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17825     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17826     break;
17827   case mp_numeric_type: 
17828     new_indep(p); goto RESTART;
17829     break;
17830   case mp_independent: 
17831     q=mp_single_dependency(mp, p);
17832     if ( q==mp->dep_final ){ 
17833       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,value_node_size);
17834     } else { 
17835       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17836     }
17837     break;
17838   default: 
17839     mp_confusion(mp, "copy");
17840 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17841     break;
17842   }
17843 }
17844
17845 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17846 tail of dependency list~|p|.
17847
17848 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17849 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17850   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17851   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17852 }
17853
17854 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17855 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17856 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17857 or |known|.
17858
17859 @<Copy the big node |p|@>=
17860
17861   if ( value(p)==null ) 
17862     mp_init_big_node(mp, p);
17863   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17864   mp_init_big_node(mp, t);
17865   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17866   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17867   do {  
17868     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17869   } while (q!=value(p));
17870   mp->cur_exp=t;
17871 }
17872
17873 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17874 a big node that will be part of a capsule.
17875
17876 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17877 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17878   pointer p; /* temporary register */
17879   if ( type(q)==mp_known ){ 
17880     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17881   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17882     p=mp_single_dependency(mp, q);
17883     if ( p==mp->dep_final ) {
17884       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17885     } else  { 
17886       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17887     }
17888   } else {
17889     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17890   }
17891 }
17892
17893 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17894 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17895 provided that \.a is numeric.
17896
17897 @<Scan a mediation...@>=
17898
17899   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17900   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17901     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17902     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17903   } else { 
17904     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17905     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17906       mp_missing_err(mp, "]");
17907 @.Missing `]'@>
17908       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',")
17909       ("so a right bracket should have come next.")
17910       ("I shall pretend that one was there.");
17911       mp_back_error(mp);
17912     }
17913     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17914     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17915     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17916   }
17917 }
17918
17919 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17920 \&{suffix} parameters of a macro.
17921
17922 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17923 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17924   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17925   pointer p; /* temporary register */
17926   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17927   while (1) { 
17928     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17929       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17930     }
17931     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17932       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17933     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17934        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17935     } else {
17936       break;
17937     }
17938     link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17939   }
17940   mp->cur_exp=link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17941 }
17942
17943 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17944
17945   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17946   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17947   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17948      mp_missing_err(mp, "]");
17949 @.Missing `]'@>
17950     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,")
17951       ("so a right bracket should have come next.")
17952       ("I shall pretend that one was there.");
17953     mp_back_error(mp);
17954   }
17955   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17956 }
17957
17958 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17959 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17960 the |scan_secondary| routine is
17961 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17962 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17963 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17964 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17965 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17966 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17967 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17968
17969 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17970 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17971   pointer p; /* for list manipulation */
17972   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17973   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17974 RESTART:
17975   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17976       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17977     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17978 @.A secondary expression...@>
17979   mp_scan_primary(mp);
17980 CONTINUE: 
17981   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command )
17982     if ( mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17983       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17984       if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17985         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17986      }
17987      mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
17988      if ( d!=secondary_primary_macro ) {
17989        mp_do_binary(mp, p,c);
17990      } else  { 
17991        mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17992        decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17993        goto RESTART;
17994     }
17995     goto CONTINUE;
17996   }
17997 }
17998
17999 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
18000 |p| and |cur_exp|.
18001
18002 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
18003   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
18004   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); link(q)=r;
18005   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
18006   mp_macro_call(mp, c,q,n);
18007 }
18008
18009 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
18010
18011 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18012 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
18013   pointer p; /* for list manipulation */
18014   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18015   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
18016 RESTART:
18017   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18018       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18019     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
18020 @.A tertiary expression...@>
18021   mp_scan_secondary(mp);
18022 CONTINUE: 
18023   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
18024     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
18025       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18026       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
18027         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18028       };
18029       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
18030       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
18031         mp_do_binary(mp, p,c);
18032       } else { 
18033         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18034         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18035         goto RESTART;
18036       }
18037       goto CONTINUE;
18038     }
18039   }
18040 }
18041
18042 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
18043 This one is much like the others; but it has an extra complication from
18044 paths, which materialize here.
18045
18046 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
18047 @d finish_path 26 /* another */
18048
18049 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18050 void mp_scan_expression (MP mp) {
18051   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18052   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18053   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18054   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18055   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18056   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18057   int t; /* knot type following a path join */
18058   t=0; y=0; x=0;
18059   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18060 RESTART:
18061   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18062       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18063     mp_bad_exp(mp, "An");
18064 @.An expression...@>
18065   mp_scan_tertiary(mp);
18066 CONTINUE: 
18067   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18068     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18069       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18070         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18071         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18072           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18073         }
18074         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18075              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
18076           @<Scan a path construction operation;
18077             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18078         } else { 
18079           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18080           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18081             mp_do_binary(mp, p,c);
18082           } else  { 
18083             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18084             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18085             goto RESTART;
18086           }
18087         }
18088         goto CONTINUE;
18089      }
18090   }
18091 }
18092
18093 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18094 hoping to understand the next part of this code.
18095
18096 @<Scan a path construction operation...@>=
18097
18098   cycle_hit=false;
18099   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18100     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18101 CONTINUE_PATH: 
18102   @<Determine the path join parameters;
18103     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18104   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18105     @<Get ready to close a cycle@>;
18106   } else { 
18107     mp_scan_tertiary(mp);
18108     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18109       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18110   }
18111   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18112     of the result@>;
18113   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18114     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18115 FINISH_PATH:
18116   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18117 }
18118
18119 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18120
18121   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18122   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18123   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18124   else return;
18125   q=p;
18126   while ( link(q)!=p ) q=link(q);
18127   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18128     r=mp_copy_knot(mp, p); link(q)=r; q=r;
18129   }
18130   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18131 }
18132
18133 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18134 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18135
18136 @c@<Declare the procedure called |known_pair|@>;
18137 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18138   pointer q; /* the new node */
18139   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18140   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; link(q)=q;
18141   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18142   return q;
18143 }
18144
18145 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18146 of the current expression, assuming that the current expression is a
18147 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18148 current expression is flushed.
18149
18150 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18151 void mp_known_pair (MP mp) {
18152   pointer p; /* the pair node */
18153   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18154     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18155 @.Undefined coordinates...@>
18156     help5("I need x and y numbers for this part of the path.")
18157       ("The value I found (see above) was no good;")
18158       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18159       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18160 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18161       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18162     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18163   } else { 
18164     p=value(mp->cur_exp);
18165      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18166        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18167     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18168   }
18169 }
18170
18171 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18172 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18173   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18174 } else { 
18175   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18176     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18177 @.Undefined coordinates...@>
18178   help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18179     ("The value I found (see above) was no good;")
18180     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18181     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18182 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18183     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18184   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18185 }
18186 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18187   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18188 } else { 
18189   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18190     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18191   help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18192     ("The value I found (see above) was no good;")
18193     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18194     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18195     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18196   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18197 }
18198
18199 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18200
18201 @<Determine the path join parameters...@>=
18202 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18203   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18204 }
18205 d=mp->cur_cmd;
18206 if ( d==path_join ) {
18207   @<Determine the tension and/or control points@>;
18208 } else if ( d!=ampersand ) {
18209   goto FINISH_PATH;
18210 }
18211 mp_get_x_next(mp);
18212 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18213   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18214 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18215   t=mp_open; x=0;
18216 }
18217
18218 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18219 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18220 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18221 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18222 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18223 appears in |cur_exp|).
18224
18225 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18226 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18227
18228 @c small_number mp_scan_direction (MP mp) {
18229   int t; /* the type of information found */
18230   scaled x; /* an |x| coordinate */
18231   mp_get_x_next(mp);
18232   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18233      @<Scan a curl specification@>;
18234   } else {
18235     @<Scan a given direction@>;
18236   }
18237   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18238     mp_missing_err(mp, "}");
18239 @.Missing `\char`\}'@>
18240     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,")
18241       ("so a right brace should have come next.")
18242       ("I shall pretend that one was there.");
18243     mp_back_error(mp);
18244   }
18245   mp_get_x_next(mp); 
18246   return t;
18247 }
18248
18249 @ @<Scan a curl specification@>=
18250 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18251 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18252   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18253 @.Improper curl@>
18254   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18255   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18256 }
18257 t=mp_curl;
18258 }
18259
18260 @ @<Scan a given direction@>=
18261 { mp_scan_expression(mp);
18262   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18263     @<Get given directions separated by commas@>;
18264   } else {
18265     mp_known_pair(mp);
18266   }
18267   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18268   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18269 }
18270
18271 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18272
18273   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18274     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18275 @.Undefined coordinates...@>
18276     help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18277       ("The value I found (see above) was no good;")
18278       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18279       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18280 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18281       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18282     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18283   }
18284   x=mp->cur_exp;
18285   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18286     mp_missing_err(mp, ",");
18287 @.Missing `,'@>
18288     help2("I've got the x coordinate of a path direction;")
18289       ("will look for the y coordinate next.");
18290     mp_back_error(mp);
18291   }
18292   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18293   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18294      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18295     help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18296       ("The value I found (see above) was no good;")
18297       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18298       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18299       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18300     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18301   }
18302   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18303 }
18304
18305 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18306 set to some other value by a previous splicing operation. We must maintain
18307 the value of |right_type(q)| in unusual cases such as
18308 `\.{..z1\{z2\}\&\{z3\}z1\{0,0\}..}'.
18309
18310 @<Put the pre-join...@>=
18311
18312   t=mp_scan_direction(mp);
18313   if ( t!=mp_open ) {
18314     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18315     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18316       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18317     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18318   }
18319 }
18320
18321 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18322 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18323 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18324 there are no explicit control points.
18325
18326 @<Put the post-join...@>=
18327
18328   t=mp_scan_direction(mp);
18329   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18330   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18331 }
18332
18333 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18334
18335   mp_get_x_next(mp);
18336   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18337     @<Set explicit tensions@>;
18338   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18339     @<Set explicit control points@>;
18340   } else  { 
18341     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18342     goto DONE;
18343   };
18344   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18345      mp_missing_err(mp, "..");
18346 @.Missing `..'@>
18347     help1("A path join command should end with two dots.");
18348     mp_back_error(mp);
18349   }
18350 DONE:
18351   ;
18352 }
18353
18354 @ @<Set explicit tensions@>=
18355
18356   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18357   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18358   mp_scan_primary(mp);
18359   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18360   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18361   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18362   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18363     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18364     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18365     mp_scan_primary(mp);
18366     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18367     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18368   }
18369   y=mp->cur_exp;
18370 }
18371
18372 @ @d min_tension three_quarter_unit
18373
18374 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18375 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18376   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18377 @.Improper tension@>
18378   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18379   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18380 }
18381
18382 @ @<Set explicit control points@>=
18383
18384   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18385   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18386   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18387     x=right_x(q); y=right_y(q);
18388   } else { 
18389     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18390     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18391   }
18392 }
18393
18394 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18395
18396   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18397   else pp=mp->cur_exp;
18398   qq=pp;
18399   while ( link(qq)!=pp ) qq=link(qq);
18400   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18401     r=mp_copy_knot(mp, pp); link(qq)=r; qq=r;
18402   }
18403   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18404 }
18405
18406 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18407 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18408 shouldn't have length zero.
18409
18410 @<Get ready to close a cycle@>=
18411
18412   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18413   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18414     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18415   }
18416 }
18417
18418 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18419
18420 if ( d==ampersand ) {
18421   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18422     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18423 @.Paths don't touch@>
18424     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p")
18425       ("must be exactly equal to the starting point of q.")
18426       ("So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18427     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18428   }
18429 }
18430 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18431 if ( d==ampersand ) {
18432   @<Splice independent paths together@>;
18433 } else  { 
18434   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18435   link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18436   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18437 }
18438 q=qq;
18439 }
18440
18441 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18442 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18443   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18444     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18445   }
18446 }
18447
18448 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18449 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18450   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18451     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18452   }
18453 }
18454
18455 @ @<Splice independent paths together@>=
18456
18457   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18458     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18459   }
18460   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18461     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18462   }
18463   right_type(q)=right_type(pp); link(q)=link(pp);
18464   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18465   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18466   if ( qq==pp ) qq=q;
18467 }
18468
18469 @ @<Choose control points for the path...@>=
18470 if ( cycle_hit ) { 
18471   if ( d==ampersand ) p=q;
18472 } else  { 
18473   left_type(p)=mp_endpoint;
18474   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18475     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18476   }
18477   right_type(q)=mp_endpoint;
18478   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18479     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18480   }
18481   link(q)=p;
18482 }
18483 mp_make_choices(mp, p);
18484 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18485
18486 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18487 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18488
18489 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18490 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18491   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18492   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18493     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18494 @.Undefined condition...@>
18495     help2("The expression shown above should have had a definite")
18496       ("true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18497     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18498   }
18499 }
18500
18501 @* \[39] Doing the operations.
18502 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18503 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18504 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18505 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18506 have come through the parsing mechanism.
18507
18508 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18509 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18510 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18511 that are invoked periodically by the expression scanners.
18512
18513 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18514 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18515 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18516 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18517 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18518
18519 @<Put each...@>=
18520 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18521 @:true_}{\&{true} primitive@>
18522 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18523 @:false_}{\&{false} primitive@>
18524 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18525 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18526 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18527 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18528 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18529 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18530 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18531 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18533 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18535 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18537 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18539 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18541 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18543 @:known_}{\&{known} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18545 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18547 @:not_}{\&{not} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18549 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18551 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18553 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18555 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18557 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18559 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18561 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18563 @:char_}{\&{char} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18565 @:length_}{\&{length} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18567 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18569 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18571 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18573 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18575 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18577 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18579 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18581 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18583 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18585 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18587 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18589 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18591 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18593 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18595 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18597 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18599 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18601 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18603 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18605 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18607 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18609 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "mexp",unary,m_exp_op);
18611 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "mlog",unary,m_log_op);
18613 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18615 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18617 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18619 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18621 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18623 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18625 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18627 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18629 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18631 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18633 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18635 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18637 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18639 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18641 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18643 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18645 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18647 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18649 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18651 @:+ }{\.{+} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18653 @:- }{\.{-} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18655 @:* }{\.{*} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18657 @:/ }{\.{/} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18659 @:++_}{\.{++} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18661 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18663 @:or_}{\&{or} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18665 @:and_}{\&{and} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18667 @:< }{\.{<} primitive@>
18668 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18669 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18670 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18671 @:> }{\.{>} primitive@>
18672 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18673 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18674 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18675 @:= }{\.{=} primitive@>
18676 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18677 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18678 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18679 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18680 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18681 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18682 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18683 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18684 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18685 @:point_}{\&{point} primitive@>
18686 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18687 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18688 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18689 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18690 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18691 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18692 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18693 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18694 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18695 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18696 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18697 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18698 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18699 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18700 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18701 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18702 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18703 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18704 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18705 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18706 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18707 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18708 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18709 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18710 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18711 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18712 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18713 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18714 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18715 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18716 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18717 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18718 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18719 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18720
18721 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18722 case nullary:
18723 case unary:
18724 case primary_binary:
18725 case secondary_binary:
18726 case tertiary_binary:
18727 case expression_binary:
18728 case cycle:
18729 case plus_or_minus:
18730 case slash:
18731 case ampersand:
18732 case equals:
18733 case and_command:
18734   mp_print_op(mp, m);
18735   break;
18736
18737 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18738
18739 @c @<Declare nullary action procedure@>;
18740 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18741   check_arith;
18742   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18743     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18744   switch (c) {
18745   case true_code: case false_code: 
18746     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18747     break;
18748   case null_picture_code: 
18749     mp->cur_type=mp_picture_type;
18750     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18751     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18752     break;
18753   case null_pen_code: 
18754     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18755     break;
18756   case normal_deviate: 
18757     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18758     break;
18759   case pen_circle: 
18760     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18761     break;
18762   case job_name_op:  
18763     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18764     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18765     break;
18766   case mp_version: 
18767     mp->cur_type=mp_string_type; 
18768     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18769     break;
18770   case read_string_op:
18771     @<Read a string from the terminal@>;
18772     break;
18773   } /* there are no other cases */
18774   check_arith;
18775 }
18776
18777 @ @<Read a string...@>=
18778
18779   if ( mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18780     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18781   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18782   limit=start; prompt_input("");
18783   mp_finish_read(mp);
18784 }
18785
18786 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18787 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18788   size_t k;
18789   str_room((int)mp->last-start);
18790   for (k=start;k<=mp->last-1;k++) {
18791    append_char(mp->buffer[k]);
18792   }
18793   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18794   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18795 }
18796
18797 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18798 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18799
18800 @c @<Declare unary action procedures@>;
18801 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18802   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18803   integer x; /* a temporary register */
18804   check_arith;
18805   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18806     @<Trace the current unary operation@>;
18807   switch (c) {
18808   case plus:
18809     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18810     break;
18811   case minus:
18812     @<Negate the current expression@>;
18813     break;
18814   @<Additional cases of unary operators@>;
18815   } /* there are no other cases */
18816   check_arith;
18817 };
18818
18819 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18820 are known.
18821
18822 @<Declare unary action procedures@>=
18823 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18824   if ( t==mp_pair_type ) {
18825     p=value(p);
18826     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18827       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18828         return true;
18829   }
18830   return false;
18831 }
18832
18833 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18834 fully known colors.
18835
18836 @<Declare unary action procedures@>=
18837 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18838   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18839   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18840     return false;
18841   } else { 
18842     q=value(p);
18843     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18844     do {  
18845       r=r-2;
18846       if ( type(r)!=mp_known )
18847         return false;
18848     } while (r!=q);
18849     return true;
18850   }
18851 }
18852
18853 @ @<Declare unary action...@>=
18854 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,small_number t, integer v) { 
18855   mp_print_char(mp, '(');
18856   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18857   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18858     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18859     mp_print_type(mp, t);
18860   }
18861   mp_print_char(mp, ')');
18862 }
18863
18864 @ @<Declare unary action...@>=
18865 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18866   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18867 @.Not implemented...@>
18868   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18869   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
18870     ("particular type. Continue, and I'll simply return the")
18871     ("argument (shown above) as the result of the operation.");
18872   mp_put_get_error(mp);
18873 }
18874
18875 @ @<Trace the current unary operation@>=
18876
18877   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18878   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, '(');
18879   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18880   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18881 }
18882
18883 @ Negation is easy except when the current expression
18884 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18885 |independent| components.
18886
18887 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18888 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18889 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18890 to the current expression must change the sign of their
18891 coefficients if we make no change to the current expression.
18892
18893 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18894 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18895
18896 @<Negate the current expression@>=
18897 switch (mp->cur_type) {
18898 case mp_color_type:
18899 case mp_cmykcolor_type:
18900 case mp_pair_type:
18901 case mp_independent: 
18902   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18903   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18904     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18905   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18906     p=value(mp->cur_exp);
18907     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18908     do {  
18909       r=r-2;
18910       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18911       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18912     } while (r!=p);
18913   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18914   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18915   break;
18916 case mp_dependent:
18917 case mp_proto_dependent:
18918   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18919   break;
18920 case mp_known:
18921   negate(mp->cur_exp);
18922   break;
18923 default:
18924   mp_bad_unary(mp, minus);
18925   break;
18926 }
18927
18928 @ @<Declare unary action...@>=
18929 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18930   while (1) { 
18931     negate(value(p));
18932     if ( info(p)==null ) return;
18933     p=link(p);
18934   }
18935 }
18936
18937 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18938 case not_op: 
18939   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18940   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18941   break;
18942
18943 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18944 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18945
18946 @<Additional cases of unary operators@>=
18947 case sqrt_op:
18948 case m_exp_op:
18949 case m_log_op:
18950 case sin_d_op:
18951 case cos_d_op:
18952 case floor_op:
18953 case  uniform_deviate:
18954 case odd_op:
18955 case char_exists_op:
18956   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18957     mp_bad_unary(mp, c);
18958   } else {
18959     switch (c) {
18960     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18961     case m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18962     case m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18963     case sin_d_op:
18964     case cos_d_op:
18965       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18966       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18967       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18968       break;
18969     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18970     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18971     case odd_op: 
18972       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18973       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18974       break;
18975     case char_exists_op:
18976       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18977       break;
18978     } /* there are no other cases */
18979   }
18980   break;
18981
18982 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18983 case angle_op:
18984   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18985     p=value(mp->cur_exp);
18986     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18987     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18988     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18989   } else {
18990     mp_bad_unary(mp, angle_op);
18991   }
18992   break;
18993
18994 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
18995 be a path, we call |pair_to_path|.
18996
18997 @<Declare unary action...@>=
18998 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
18999   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
19000   mp->cur_type=mp_path_type;
19001 };
19002
19003 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19004 case x_part:
19005 case y_part:
19006   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
19007     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 xx_part:
19012 case xy_part:
19013 case yx_part:
19014 case yy_part: 
19015   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
19016   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19017   else mp_bad_unary(mp, c);
19018   break;
19019 case red_part:
19020 case green_part:
19021 case blue_part: 
19022   if ( mp->cur_type==mp_color_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 cyan_part:
19027 case magenta_part:
19028 case yellow_part:
19029 case black_part: 
19030   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
19031   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19032   else mp_bad_unary(mp, c);
19033   break;
19034 case grey_part: 
19035   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
19036   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19037   else mp_bad_unary(mp, c);
19038   break;
19039 case color_model_part: 
19040   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19041   else mp_bad_unary(mp, c);
19042   break;
19043
19044 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
19045 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19046
19047 @<Declare unary action...@>=
19048 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19049   pointer p; /* the big node */
19050   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19051   link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19052   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19053   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19054 }
19055
19056 @ @<Initialize table entries...@>=
19057 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19058
19059 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19060 case font_part:
19061 case text_part:
19062 case path_part:
19063 case pen_part:
19064 case dash_part:
19065   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19066   else mp_bad_unary(mp, c);
19067   break;
19068
19069 @ @<Declarations@>=
19070 void mp_scale_edges (MP mp);
19071
19072 @ @<Declare unary action...@>=
19073 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19074   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19075   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19076   if ( p!=null ) {
19077     switch (c) {
19078     case x_part: case y_part: case xx_part:
19079     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19080       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19081       else goto NOT_FOUND;
19082       break;
19083     case red_part: case green_part: case blue_part:
19084       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19085       else goto NOT_FOUND;
19086       break;
19087     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19088     case black_part:
19089       if ( has_color(p) ) {
19090         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19091           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19092         else
19093           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19094       } else goto NOT_FOUND;
19095       break;
19096     case grey_part:
19097       if ( has_color(p) )
19098           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19099       else goto NOT_FOUND;
19100       break;
19101     case color_model_part:
19102       if ( has_color(p) ) {
19103         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19104           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19105         else
19106           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19107       } else goto NOT_FOUND;
19108       break;
19109     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19110     } /* all cases have been enumerated */
19111     return;
19112   };
19113 NOT_FOUND:
19114   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19115     for |c|@>;
19116 }
19117
19118 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19119 case text_part: 
19120   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19121   else { 
19122     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19123     add_str_ref(mp->cur_exp);
19124     mp->cur_type=mp_string_type;
19125     };
19126   break;
19127 case font_part: 
19128   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19129   else { 
19130     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19131     add_str_ref(mp->cur_exp);
19132     mp->cur_type=mp_string_type;
19133   };
19134   break;
19135 case path_part:
19136   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19137   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19138 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19139   else { 
19140     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19141     mp->cur_type=mp_path_type;
19142   }
19143   break;
19144 case pen_part: 
19145   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19146   else {
19147     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19148     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19149       mp->cur_type=mp_pen_type;
19150     };
19151   }
19152   break;
19153 case dash_part: 
19154   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19155   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19156     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19157     mp->se_sf=dash_scale(p);
19158     mp->se_pic=dash_p(p);
19159     mp_scale_edges(mp);
19160     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19161     mp->cur_type=mp_picture_type;
19162     };
19163   }
19164   break;
19165
19166 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19167 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19168 one of them.  Hence the following globals are needed.
19169
19170 @<Global...@>=
19171 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19172 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19173
19174 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19175 switch (c) {
19176 case text_part: case font_part: 
19177   mp_flush_cur_exp(mp, rts(""));
19178   mp->cur_type=mp_string_type;
19179   break;
19180 case path_part: 
19181   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19182   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19183   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19184   link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19185   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19186   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19187   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19188   mp->cur_type=mp_path_type;
19189   break;
19190 case pen_part: 
19191   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19192   mp->cur_type=mp_pen_type;
19193   break;
19194 case dash_part: 
19195   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19196   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19197   mp->cur_type=mp_picture_type;
19198   break;
19199 default: 
19200    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19201   break;
19202 }
19203
19204 @ @<Additional cases of unary...@>=
19205 case char_op: 
19206   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19207     mp_bad_unary(mp, char_op);
19208   } else { 
19209     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19210     mp->cur_type=mp_string_type;
19211     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19212   }
19213   break;
19214 case decimal: 
19215   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19216      mp_bad_unary(mp, decimal);
19217   } else { 
19218     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19219     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19220     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19221   }
19222   break;
19223 case oct_op:
19224 case hex_op:
19225 case ASCII_op: 
19226   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19227   else mp_str_to_num(mp, c);
19228   break;
19229 case font_size: 
19230   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19231   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19232   break;
19233
19234 @ @<Declare unary action...@>=
19235 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19236   integer n; /* accumulator */
19237   ASCII_code m; /* current character */
19238   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19239   int b; /* radix of conversion */
19240   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19241   if ( c==ASCII_op ) {
19242     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19243     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19244   } else { 
19245     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19246     n=0; bad_char=false;
19247     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19248       m=mp->str_pool[k];
19249       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19250       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19251       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19252       else  { bad_char=true; m=0; };
19253       if ( m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19254       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19255     }
19256     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19257   }
19258   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19259 }
19260
19261 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19262 if ( bad_char ) { 
19263   exp_err("String contains illegal digits");
19264 @.String contains illegal digits@>
19265   if ( c==oct_op ) {
19266     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19267   } else  {
19268     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19269   }
19270   mp_put_get_error(mp);
19271 }
19272 if ( (n>4095) ) {
19273   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19274     print_err("Number too large ("); 
19275     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ')');
19276 @.Number too large@>
19277     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.")
19278       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19279     mp_put_get_error(mp);
19280   }
19281 }
19282
19283 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19284 of different types of operands.
19285
19286 @<Additional cases of unary...@>=
19287 case length_op: 
19288   switch (mp->cur_type) {
19289   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19290   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19291   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19292   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19293   default: 
19294     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19295       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19296         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19297         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19298     else mp_bad_unary(mp, c);
19299     break;
19300   }
19301   break;
19302
19303 @ @<Declare unary action...@>=
19304 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19305   scaled n; /* the path length so far */
19306   pointer p; /* traverser */
19307   p=mp->cur_exp;
19308   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19309   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19310   return n;
19311 }
19312
19313 @ @<Declare unary action...@>=
19314 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19315   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19316   scaled n; /* the count so far */
19317   pointer p; /* traverser */
19318   n=0;
19319   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19320   if ( p!=null ) {
19321     if ( is_start_or_stop(p) )
19322       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=link(p);
19323     while ( p!=null )  { 
19324       skip_component(p) return n; 
19325       n=n+unity;   
19326     }
19327   }
19328   return n;
19329 }
19330
19331 @ Implement |turningnumber|
19332
19333 @<Additional cases of unary...@>=
19334 case turning_op:
19335   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19336   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19337   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19338      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19339   else
19340     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19341   break;
19342
19343 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19344 argument is |origin|.
19345
19346 @<Declare unary action...@>=
19347 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19348   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19349     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19350   return 0;
19351 }
19352
19353
19354 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19355 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19356 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19357 moves at the actual points.
19358
19359 @d floor(a) (a>=0 ? a : -(int)(-a))
19360 @d bezier_error (720<<20)+1
19361 @d sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19362 @d print_roots(a) 
19363 @d out ((double)(xo>>20))
19364 @d mid ((double)(xm>>20))
19365 @d in  ((double)(xi>>20))
19366 @d divisor (256*256)
19367 @d double2angle(a) (int)floor(a*256.0*256.0*16.0)
19368
19369 @<Declare unary action...@>=
19370 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19371             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19372
19373 @ @c 
19374 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19375             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19376   double a, b, c;
19377   integer deltax,deltay;
19378   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19379   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19380   double res = 0;
19381   ax=AX/divisor;  ay=AY/divisor;
19382   bx=BX/divisor;  by=BY/divisor;
19383   cx=CX/divisor;  cy=CY/divisor;
19384   dx=DX/divisor;  dy=DY/divisor;
19385
19386   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19387   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19388   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19389   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19390
19391   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19392   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19393
19394   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19395   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19396   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19397   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19398
19399   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19400   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19401   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19402
19403   if ((a==0)&&(c==0)) {
19404     res = (b==0 ?  0 :  (out-in)); 
19405     print_roots("no roots (a)");
19406   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19407     if ((sign(b) == sign(a)) || (sign(b) == sign(c))) {
19408       res = out-in; /* ? */
19409       if (res<-180.0) 
19410         res += 360.0;
19411       else if (res>180.0)
19412         res -= 360.0;
19413       print_roots("no roots (b)");
19414     } else {
19415       res = out-in; /* ? */
19416       print_roots("one root (a)");
19417     }
19418   } else if ((sign(a)*sign(c))<0) {
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("one root (b)");
19425   } else {
19426     if (sign(a) == sign(b)) {
19427       res = out-in; /* ? */
19428       if (res<-180.0) 
19429         res += 360.0;
19430       else if (res>180.0)
19431         res -= 360.0;
19432       print_roots("no roots (d)");
19433     } else {
19434       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19435         res = bezier_error;
19436         print_roots("double root"); /* cusp */
19437       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19438         res = out-in; /* ? */
19439         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19440           res += 360.0;
19441         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19442           res -= 360.0;
19443         print_roots("no roots (e)");
19444       } else {
19445         res = out-in;
19446         if (res<-180.0) 
19447           res += 360.0;
19448         else if (res>180.0)
19449           res -= 360.0;
19450         print_roots("two roots"); /* two inflections */
19451       }
19452     }
19453   }
19454   return double2angle(res);
19455 }
19456
19457 @
19458 @d p_nextnext link(link(p))
19459 @d p_next link(p)
19460 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19461
19462 @<Declare unary action...@>=
19463 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19464   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19465   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19466   pointer p;     /*  for running around the path  */
19467   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19468   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19469   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19470   int old_setting; /* saved |selector| setting */
19471   res=0;
19472   turns= 0;
19473   p=c;
19474   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19475   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19476     mp_begin_diagnostic(mp);
19477     mp_print_nl(mp, "");
19478     mp_end_diagnostic(mp, false);
19479   }
19480   do { 
19481     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19482     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19483              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19484     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19485       print_err("Strange path");
19486       mp_error(mp);
19487       mp->selector=old_setting;
19488       return 0;
19489     }
19490     res  = res + ang;
19491     if ( res > one_eighty_deg ) {
19492       res = res - three_sixty_deg;
19493       turns = turns + unity;
19494     }
19495     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19496       res = res + three_sixty_deg;
19497       turns = turns - unity;
19498     }
19499     /*  incoming angle at next point  */
19500     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19501     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19502     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19503     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19504     /*  outgoing angle at next point  */
19505     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19506     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19507     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19508     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19509     ang  = (out_angle - in_angle);
19510     reduce_angle(ang);
19511     if ( ang!=0 ) {
19512       res  = res + ang;
19513       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19514         res = res - three_sixty_deg;
19515         turns = turns + unity;
19516       };
19517       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19518         res = res + three_sixty_deg;
19519         turns = turns - unity;
19520       };
19521     };
19522     p = link(p);
19523   } while (p!=c);
19524   mp->selector=old_setting;
19525   return turns;
19526 }
19527
19528
19529 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19530 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19531 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19532 {\obeylines
19533 vardef turning\_number primary p =
19534 ~~save res, ang, turns;
19535 ~~res := 0;
19536 ~~if length p <= 2:
19537 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19538 ~~else:
19539 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19540 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19541 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19542 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19543 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19544 ~~~~~~res  := res + angc;
19545 ~~~~endfor;
19546 ~~res/360
19547 ~~fi
19548 enddef;}
19549 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19550 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19551 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19552 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19553 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19554 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19555 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19556 times as fast because the algorithm is much simpler.
19557
19558 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19559 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19560 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19561 the looped result value, which is not a big problem.
19562
19563 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19564 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19565 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19566 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19567
19568 @d p_to link(link(p))
19569 @d p_here link(p)
19570 @d p_from p
19571
19572 @<Declare unary action...@>=
19573 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19574   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19575   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19576   pointer p;     /*  for running around the path  */
19577   res=0;  turns= 0; p=c;
19578   do { 
19579     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19580                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19581         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19582                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19583     reduce_angle(ang);
19584     res  = res + ang;
19585     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19586       res = res - three_sixty_deg;
19587       turns = turns + unity;
19588     };
19589     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19590       res = res + three_sixty_deg;
19591       turns = turns - unity;
19592     };
19593     p = link(p);
19594   } while (p!=c);
19595   return turns;
19596 }
19597
19598 @ @<Declare unary action...@>=
19599 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19600   scaled nval,oval;
19601   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19602   if ( (link(c)==c)||(link(link(c))==c) ) {
19603     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19604       return unity;
19605     else
19606       return -unity;
19607   } else {
19608     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19609     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19610     if ( nval!=oval ) {
19611       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19612       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19613       mp_begin_diagnostic(mp);
19614       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19615                        " The current computed value is ");
19616       mp_print_scaled(mp, nval);
19617       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19618       mp_print_scaled(mp, oval);
19619       mp_end_diagnostic(mp, false);
19620       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19621     }
19622     return nval;
19623   }
19624 }
19625
19626 @ @<Declare unary action...@>=
19627 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19628   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19629   integer t; /* total pen offset changes counted */
19630   t=0; p=c;
19631   do {  
19632     t=t+info(p)-zero_off;
19633     p=link(p);
19634   } while (p!=c);
19635   return ((t / 3)*unity);
19636 }
19637
19638 @ @d type_range(A,B) { 
19639   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19640     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19641   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19642   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19643   }
19644 @d type_test(A) { 
19645   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19646   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19647   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19648   }
19649
19650 @<Additional cases of unary operators@>=
19651 case mp_boolean_type: 
19652   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19653 case mp_string_type: 
19654   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19655 case mp_pen_type: 
19656   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19657 case mp_path_type: 
19658   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19659 case mp_picture_type: 
19660   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19661 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19662 case mp_pair_type: 
19663   type_test(c); break;
19664 case mp_numeric_type: 
19665   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19666 case known_op: case unknown_op: 
19667   mp_test_known(mp, c); break;
19668
19669 @ @<Declare unary action procedures@>=
19670 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19671   int b; /* is the current expression known? */
19672   pointer p,q; /* locations in a big node */
19673   b=false_code;
19674   switch (mp->cur_type) {
19675   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19676   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19677   case mp_known: 
19678     b=true_code;
19679     break;
19680   case mp_transform_type:
19681   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19682     p=value(mp->cur_exp);
19683     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19684     do {  
19685       q=q-2;
19686       if ( type(q)!=mp_known ) 
19687        goto DONE;
19688     } while (q!=p);
19689     b=true_code;
19690   DONE:  
19691     break;
19692   default: 
19693     break;
19694   }
19695   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19696   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19697   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19698 }
19699
19700 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19701 case cycle_op: 
19702   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19703   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19704   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19705   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19706   break;
19707
19708 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19709 case arc_length: 
19710   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19711   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19712   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19713   break;
19714
19715 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19716 object |type|.
19717 @^data structure assumptions@>
19718
19719 @<Additional cases of unary operators@>=
19720 case filled_op:
19721 case stroked_op:
19722 case textual_op:
19723 case clipped_op:
19724 case bounded_op:
19725   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19726   else if ( link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19727   else if ( type(link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19728     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19729   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19730   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19731   break;
19732
19733 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19734 case make_pen_op: 
19735   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19736   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19737   else { 
19738     mp->cur_type=mp_pen_type;
19739     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19740   };
19741   break;
19742 case make_path_op: 
19743   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19744   else  { 
19745     mp->cur_type=mp_path_type;
19746     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19747   };
19748   break;
19749 case reverse: 
19750   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19751     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19752     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=link(p);
19753     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19754   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19755   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19756   break;
19757
19758 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19759 given ordered pair of values.
19760
19761 @<Declare unary action procedures@>=
19762 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19763   pointer p; /* a pair node */
19764   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19765   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19766   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19767   p=value(p);
19768   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19769   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19770 }
19771
19772 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19773 case ll_corner_op: 
19774   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19775   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19776   break;
19777 case lr_corner_op: 
19778   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19779   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19780   break;
19781 case ul_corner_op: 
19782   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19783   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19784   break;
19785 case ur_corner_op: 
19786   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19787   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19788   break;
19789
19790 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19791 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19792 has the wrong type.
19793
19794 @<Declare unary action procedures@>=
19795 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19796   switch (mp->cur_type) {
19797   case mp_picture_type: 
19798     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19799     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19800       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19801     } else { 
19802       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19803       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19804       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19805       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19806     }
19807     break;
19808   case mp_path_type: 
19809     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19810     break;
19811   case mp_pen_type: 
19812     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19813     break;
19814   default: 
19815     return false;
19816   }
19817   return true;
19818 }
19819
19820 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19821 case read_from_op:
19822 case close_from_op: 
19823   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19824   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19825   break;
19826
19827 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19828 a line from the file or to close the file.
19829
19830 @<Declare unary action procedures@>=
19831 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19832   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19833   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19834     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19835   mp_begin_file_reading(mp);
19836   name=is_read;
19837   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19838     goto FOUND;
19839   mp_end_file_reading(mp);
19840 NOT_FOUND:
19841   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19842   return;
19843 CLOSE_FILE:
19844   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19845   return;
19846 FOUND:
19847   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19848   mp_finish_read(mp);
19849 }
19850
19851 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19852 |rd_fname|.
19853
19854 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19855 {   
19856   char *fn;
19857   n=mp->read_files;
19858   n0=mp->read_files;
19859   fn = str(mp->cur_exp);
19860   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19861     if ( n>0 ) {
19862       decr(n);
19863     } else if ( c==close_from_op ) {
19864       goto CLOSE_FILE;
19865     } else {
19866       if ( n0==mp->read_files ) {
19867         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19868           incr(mp->read_files);
19869         } else {
19870           void **rd_file;
19871           char **rd_fname;
19872               readf_index l,k;
19873           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files>>2);
19874           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19875           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19876               for (k=0;k<=l;k++) {
19877             if (k<=mp->max_read_files) {
19878                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19879               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19880             } else {
19881               rd_file[k]=0; 
19882               rd_fname[k]=NULL;
19883             }
19884           }
19885               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19886           mp->max_read_files = l;
19887           mp->rd_file = rd_file;
19888           mp->rd_fname = rd_fname;
19889         }
19890       }
19891       n=n0;
19892       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19893         goto FOUND;
19894       else 
19895         goto NOT_FOUND;
19896     }
19897     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19898   } 
19899   if ( c==close_from_op ) { 
19900     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
19901     goto NOT_FOUND; 
19902   }
19903 }
19904
19905 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19906 xfree(mp->rd_fname[n]);
19907 mp->rd_fname[n]=NULL;
19908 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19909 if ( c==close_from_op ) 
19910   goto CLOSE_FILE;
19911 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19912 mp->cur_type=mp_string_type
19913
19914 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19915
19916 @<Glob...@>=
19917 str_number eof_line;
19918
19919 @ @<Set init...@>=
19920 mp->eof_line=0;
19921
19922 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19923 with the current expression.
19924
19925 @c @<Declare binary action procedures@>;
19926 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19927   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19928   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19929   integer v; /* for numeric manipulation */
19930   check_arith;
19931   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19932     @<Trace the current binary operation@>;
19933   }
19934   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19935   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19936   switch (c) {
19937   case plus: case minus:
19938     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19939     break;
19940   @<Additional cases of binary operators@>;
19941   }; /* there are no other cases */
19942   mp_recycle_value(mp, p); 
19943   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19944   check_arith; 
19945   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19946 }
19947
19948 @ @<Declare binary action...@>=
19949 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19950   mp_disp_err(mp, p,"");
19951   exp_err("Not implemented: ");
19952 @.Not implemented...@>
19953   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19954   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19955   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19956   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19957   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19958        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19959       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19960   mp_put_get_error(mp);
19961 }
19962 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19963   mp_disp_err(mp, null,"");
19964   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19965 @.Not implemented...@>
19966   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19967        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19968       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19969   mp_put_get_error(mp);
19970 }
19971
19972 @ @<Trace the current binary operation@>=
19973
19974   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19975   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19976   mp_print_char(mp,')'); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,'(');
19977   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19978   mp_end_diagnostic(mp, false);
19979 }
19980
19981 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19982 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19983 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19984 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19985 handled, we first change the two operands (if necessary)
19986 to rid them of |independent| components. The original operands are
19987 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19988 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19989
19990 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
19991 if ( old_p!=null ) { 
19992   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
19993 }
19994 if ( old_exp!=null ) {
19995   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
19996 }
19997
19998 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
19999 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
20000 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
20001
20002 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
20003 switch (type(p)) {
20004 case mp_transform_type:
20005 case mp_color_type:
20006 case mp_cmykcolor_type:
20007 case mp_pair_type: 
20008   old_p=mp_tarnished(mp, p);
20009   break;
20010 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
20011 default: old_p=null; break;
20012 };
20013 if ( old_p!=null ) {
20014   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
20015   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
20016 }
20017
20018 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
20019 switch (mp->cur_type) {
20020 case mp_transform_type:
20021 case mp_color_type:
20022 case mp_cmykcolor_type:
20023 case mp_pair_type: 
20024   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20025   break;
20026 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
20027 default: old_exp=null; break;
20028 };
20029 if ( old_exp!=null ) {
20030   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20031 }
20032
20033 @ @<Declare binary action...@>=
20034 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
20035   pointer q; /* beginning of the big node */
20036   pointer r; /* current position in the big node */
20037   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
20038   do {  
20039    r=r-2;
20040    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20041   } while (r!=q);
20042   return null;
20043 }
20044
20045 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20046 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20047   mp_bad_binary(mp, p,c);
20048 } else  {
20049   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20050     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20051   } else {
20052     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20053       mp_bad_binary(mp, p,c);
20054     } else { 
20055       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20056       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20057       while ( r<rr ) { 
20058         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20059         q=q+2; r=r+2;
20060       }
20061     }
20062   }
20063 }
20064
20065 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20066 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20067 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20068 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20069 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20070
20071 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20072 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20073 be monkeying around with really big values.
20074
20075 @<Declare binary action...@>=
20076 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>;
20077 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20078   small_number s,t; /* operand types */
20079   pointer r; /* list traverser */
20080   integer v; /* second operand value */
20081   if ( q==null ) { 
20082     t=mp->cur_type;
20083     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20084   } else { 
20085     t=type(q);
20086     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20087   }
20088   if ( t==mp_known ) {
20089     if ( c==minus ) negate(v);
20090     if ( type(p)==mp_known ) {
20091       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20092       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20093       return;
20094     }
20095     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20096   } else  { 
20097     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20098     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20099   }
20100 }
20101
20102 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20103 r=dep_list(p);
20104 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20105 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20106 if ( q==null ) {
20107   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20108   name_type(q)=mp_capsule;
20109 }
20110 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20111 prev_dep(q)=prev_dep(p); link(prev_dep(p))=q;
20112 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20113
20114 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20115 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20116 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20117
20118 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20119 if ( type(p)==mp_known ) {
20120   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20121 } else { 
20122   s=type(p); r=dep_list(p);
20123   if ( t==mp_dependent ) {
20124     if ( s==mp_dependent ) {
20125       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20126         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20127       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20128       t=mp_proto_dependent; 
20129       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20130     }
20131     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20132     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20133  DONE:  
20134     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20135   }
20136
20137 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20138
20139   while ( info(v)!=null ) v=link(v);
20140   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20141 }
20142
20143 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20144 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20145 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20146
20147 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20148 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20149 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20150 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20151 final pointer as the list |v|.
20152
20153 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20154 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, small_number t) {
20155   pointer p; /* the destination */
20156   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20157   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20158   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20159   if ( info(v)==null ) { 
20160     vv=value(v);
20161     if ( q==null ) { 
20162       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20163     } else  { 
20164       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20165     }
20166   } else if ( q==null ) {
20167     mp->cur_type=t;
20168   }
20169   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20170 }
20171
20172 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20173
20174 @<Additional cases of binary operators@>=
20175 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20176 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20177   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20178   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20179     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20180   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20181     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20182   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20183     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20184   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20185            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20186     @<Check if unknowns have been equated@>;
20187   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20188     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20189   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20190     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20191   } else { 
20192     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20193   }
20194   @<Compare the current expression with zero@>;
20195 DONE:  
20196   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20197   break;
20198
20199 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20200 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20201   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20202     mp_disp_err(mp, p,"");
20203     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20204   } else  {
20205     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,")
20206      ("negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20207   }
20208   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20209 @.Unknown relation...@>
20210   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20211 } else {
20212   switch (c) {
20213   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20214   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20215   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20216   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20217   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20218   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20219   }; /* there are no other cases */
20220 }
20221 mp->cur_type=mp_boolean_type
20222
20223 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20224 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20225 make no change.
20226
20227 @<Check if unknowns have been equated@>=
20228
20229   q=value(mp->cur_exp);
20230   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20231   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20232 }
20233
20234 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20235
20236   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20237   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20238   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20239     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20240     if ( value(r)!=0 ) break;
20241     if ( r==rr ) break;
20242     q=q+2; r=r+2;
20243   }
20244   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20245 }
20246
20247 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20248
20249 @<Additional cases of binary operators@>=
20250 case and_op:
20251 case or_op: 
20252   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20253     mp_bad_binary(mp, p,c);
20254   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20255   break;
20256
20257 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20258 case times: 
20259   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20260    mp_bad_binary(mp, p,times);
20261   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20262     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20263   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20264       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20265           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20266     mp_hard_times(mp, p); return;
20267   } else {
20268     mp_bad_binary(mp, p,times);
20269   }
20270   break;
20271
20272 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20273
20274   if ( type(p)==mp_known ) {
20275     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20276   } else {
20277     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20278   }
20279   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20280     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20281   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_color_type)||
20282               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20283     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20284     do {  
20285        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20286     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20287   } else {
20288     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20289   }
20290   return;
20291 }
20292
20293 @ @<Declare binary action...@>=
20294 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20295   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20296   small_number s,t; /* its type, before and after */
20297   if ( p==null ) {
20298     q=mp->cur_exp;
20299   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20300     q=p;
20301   } else { 
20302     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20303     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20304     return;
20305   };
20306   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20307   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20308     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20309       t=mp_proto_dependent;
20310   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20311   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20312 }
20313
20314 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20315 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20316 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20317
20318 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20319   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20320   pointer p; /* a pair node */
20321   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20322   fraction v; /* |n/d| */
20323   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20324     @<Trace the fraction multiplication@>;
20325   }
20326   switch (mp->cur_type) {
20327   case mp_transform_type:
20328   case mp_color_type:
20329   case mp_cmykcolor_type:
20330   case mp_pair_type:
20331    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20332    break;
20333   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20334   default: old_exp=null; break;
20335   }
20336   if ( old_exp!=null ) { 
20337      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20338   }
20339   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20340   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20341     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20342   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20343     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20344     do {  
20345       p=p-2;
20346       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20347     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20348   } else {
20349     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20350   }
20351   if ( old_exp!=null ) {
20352     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20353     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20354   }
20355 }
20356
20357 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20358
20359   mp_begin_diagnostic(mp); 
20360   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,'/');
20361   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20362   mp_print(mp,")}");
20363   mp_end_diagnostic(mp, false);
20364 }
20365
20366 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20367
20368 @<Declare binary action procedures@>=
20369 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20370   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20371   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20372   scaled v; /* the known value for |r| */
20373   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20374      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20375   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20376   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20377   while (1) { 
20378     r=r-2;
20379     v=value(r);
20380     type(r)=type(p);
20381     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20382       break;
20383     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20384     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20385   }
20386   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20387   link(prev_dep(p))=r;
20388   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20389   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20390 }
20391
20392 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20393 case over: 
20394   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20395     mp_bad_binary(mp, p,over);
20396   } else { 
20397     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20398     if ( v==0 ) {
20399       @<Squeal about division by zero@>;
20400     } else { 
20401       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20402         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20403       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20404         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20405         do {  
20406           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20407         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20408       } else {
20409         mp_dep_div(mp, null,v);
20410       }
20411     }
20412     return;
20413   }
20414   break;
20415
20416 @ @<Declare binary action...@>=
20417 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20418   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20419   small_number s,t; /* its type, before and after */
20420   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20421   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20422   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20423   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20424   if ( t==mp_dependent )
20425     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20426       t=mp_proto_dependent;
20427   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20428   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20429 }
20430
20431 @ @<Squeal about division by zero@>=
20432
20433   exp_err("Division by zero");
20434 @.Division by zero@>
20435   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error")
20436     ("message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20437   mp_put_get_error(mp);
20438 }
20439
20440 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20441 case pythag_add:
20442 case pythag_sub: 
20443    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20444      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20445      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20446    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20447    break;
20448
20449 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20450 of coordinate data.
20451
20452 @<Additional cases of binary operators@>=
20453 case rotated_by: case slanted_by:
20454 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20455 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20456   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20457     path_trans(c,p); return;
20458   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20459     pen_trans(c,p);
20460     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20461       /* rounding error could destroy convexity */
20462     return;
20463   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20464     mp_big_trans(mp, p,c);
20465   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20466     mp_do_edges_trans(mp, p,c); return;
20467   } else {
20468     mp_bad_binary(mp, p,c);
20469   }
20470   break;
20471
20472 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20473 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20474 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20475 change at all if |c=transformed_by|.)
20476
20477 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20478 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20479 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20480
20481 @<Declare binary action...@>=
20482 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20483   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20484   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20485     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20486   }
20487   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20488     otherwise |return|@>;
20489 }
20490
20491 @ @<Glob...@>=
20492 scaled txx;
20493 scaled txy;
20494 scaled tyx;
20495 scaled tyy;
20496 scaled tx;
20497 scaled ty; /* current transform coefficients */
20498
20499 @ @<Put the current transform...@>=
20500
20501   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20502   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20503   mp->cur_type=mp_transform_type;
20504   q=value(mp->cur_exp);
20505   switch (c) {
20506   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20507     and |goto done|;
20508     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20509   }; /* there are no other cases */
20510   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20511 @.Improper transformation argument@>
20512   help3("The expression shown above has the wrong type,")
20513        ("so I can\'t transform anything using it.")
20514        ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20515   mp_put_get_error(mp);
20516 DONE: 
20517   mp_recycle_value(mp, p); 
20518   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20519 }
20520
20521 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20522 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20523 do {  
20524   r=r-2;
20525   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20526 } while (r!=q);
20527 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20528 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20529 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20530 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20531 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20532 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20533 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20534
20535 @ @<For each of the eight cases...@>=
20536 case rotated_by:
20537   if ( type(p)==mp_known )
20538     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20539   break;
20540 case slanted_by:
20541   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20542    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20543   };
20544   break;
20545 case scaled_by:
20546   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20547     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20548     goto DONE;
20549   };
20550   break;
20551 case shifted_by:
20552   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20553     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20554     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20555   };
20556   break;
20557 case x_scaled:
20558   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20559     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20560   };
20561   break;
20562 case y_scaled:
20563   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20564     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20565   };
20566   break;
20567 case z_scaled:
20568   if ( type(p)==mp_pair_type )
20569     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20570   break;
20571 case transformed_by:
20572   break;
20573   
20574
20575 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20576 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20577   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20578   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20579   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20580   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20581   goto DONE;
20582 }
20583
20584 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20585
20586   r=value(p);
20587   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20588   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20589   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20590   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20591   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20592   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20593   goto DONE;
20594 }
20595
20596 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20597 insists that the transformation be entirely known.
20598
20599 @<Declare binary action...@>=
20600 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20601   mp_set_up_trans(mp, c);
20602   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20603     exp_err("Transform components aren't all known");
20604 @.Transform components...@>
20605     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation")
20606       ("except to a fully known pair or transform.")
20607       ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20608     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20609     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20610     mp->tx=0; mp->ty=0;
20611   }
20612 }
20613
20614 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20615 coordinates in locations |p| and~|q|.
20616
20617 @<Declare binary action...@>= 
20618 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20619   scaled v; /* the new |x| value */
20620   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20621   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20622   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20623   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20624   mp->mem[p].sc=v;
20625 }
20626
20627 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20628 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20629 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20630 to the path~|p|.
20631
20632 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20633                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20634                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20635
20636 @<Declare binary action...@>=
20637 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20638   pointer q; /* list traverser */
20639   q=p;
20640   do { 
20641     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20642       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20643     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20644     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20645       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20646 @^data structure assumptions@>
20647     q=link(q);
20648   } while (q!=p);
20649 }
20650
20651 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20652 and |right_type| fields.
20653
20654 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20655                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20656                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20657
20658 @<Declare binary action...@>=
20659 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20660   pointer q; /* list traverser */
20661   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20662     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20663     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20664   };
20665   q=p;
20666   do { 
20667     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20668 @^data structure assumptions@>
20669     q=link(q);
20670   } while (q!=p);
20671 }
20672
20673 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20674 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20675 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20676 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20677 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20678 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20679 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20680 |private_edges|.
20681
20682 @<Declare binary action...@>=
20683 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20684   pointer q; /* the object being transformed */
20685   pointer r,s; /* for list manipulation */
20686   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20687   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20688   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20689   scaled v; /* a temporary value */
20690   h=mp_private_edges(mp, h);
20691   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20692   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20693   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20694     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20695   }
20696   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20697     without scanning the whole structure@>;  
20698   q=link(dummy_loc(h));
20699   while ( q!=null ) { 
20700     @<Transform graphical object |q|@>;
20701     q=link(q);
20702   }
20703   return h;
20704 }
20705 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20706   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20707   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20708   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20709 }
20710 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20711   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20712   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20713   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20714 }
20715
20716 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20717 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20718      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20719   mp_flush_dash_list(mp, h);
20720 } else { 
20721   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20722   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20723   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20724 }
20725
20726 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20727
20728   r=dash_list(h);
20729   dash_list(h)=null_dash;
20730   while ( r!=null_dash ) {
20731     s=r; r=link(r);
20732     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20733     link(s)=dash_list(h);
20734     dash_list(h)=s;
20735   }
20736 }
20737
20738 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20739 r=dash_list(h);
20740 while ( r!=null_dash ) {
20741   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20742   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20743   r=link(r);
20744 }
20745
20746 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20747 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20748   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20749 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20750   mp_init_bbox(mp, h);
20751   goto DONE1;
20752 }
20753 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20754   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20755    |(tx,ty)|@>;
20756 }
20757 DONE1:
20758
20759
20760
20761 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20762
20763   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20764   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20765 }
20766
20767 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20768 sum is similar.
20769
20770 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20771
20772   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20773   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20774   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20775   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20776   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20777     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20778   }
20779   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20780     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20781   }
20782 }
20783
20784 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20785 structure~|h|.
20786
20787 @<Transform graphical object |q|@>=
20788 switch (type(q)) {
20789 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20790   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20791   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20792   break;
20793 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20794   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20795   break;
20796 case mp_text_code: 
20797   r=text_tx_loc(q);
20798   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20799   break;
20800 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20801   break;
20802 } /* there are no other cases */
20803
20804 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20805 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20806 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20807 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20808 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20809
20810 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20811 if ( pen_p(q)!=null ) {
20812   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20813   mp->tx=0; mp->ty=0;
20814   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20815   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20816     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20817   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20818     if ( sgndet<0 )
20819       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20820          /* this unreverses the pen */
20821   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20822 }
20823
20824 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20825 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20826 @^data structure assumptions@>
20827
20828 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20829 mp_trans(mp, r,r+1);
20830 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20831 mp->tx=0; mp->ty=0;
20832 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20833 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20834 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20835
20836 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20837 and when some of their components are unknown.
20838
20839 @<Declare binary action...@>=
20840 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>;
20841 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20842   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20843   small_number s; /* size of a big node */
20844   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20845   do {  
20846     r=r-2;
20847     if ( type(r)!=mp_known ) {
20848       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20849     }
20850   } while (r!=q);
20851   @<Transform a known big node@>;
20852 }; /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20853
20854 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20855
20856   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20857   r=value(mp->cur_exp);
20858   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20859     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20860     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20861     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20862     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20863   }
20864   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20865   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20866   return;
20867 }
20868
20869 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20870 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20871 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20872
20873 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20874 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20875                 scaled u, scaled delta) {
20876   pointer r; /* list traverser */
20877   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20878   if ( u!=0 ) {
20879     if ( type(q)==mp_known ) {
20880       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20881     } else { 
20882       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20883       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20884                                mp_proto_dependent,type(q));
20885     }
20886   }
20887   if ( type(p)==mp_known ) {
20888     value(p)+=delta;
20889   } else {
20890     r=dep_list(p);
20891     while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20892     delta+=value(r);
20893     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20894     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20895   }
20896   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20897 }
20898
20899 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20900 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20901   if ( type(p)==mp_known ) 
20902     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20903   else 
20904     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20905                              mp_proto_dependent,true);
20906   type(p)=mp_proto_dependent;
20907 }
20908
20909 @ @<Transform a known big node@>=
20910 mp_set_up_trans(mp, c);
20911 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20912   @<Transform known by known@>;
20913 } else { 
20914   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20915   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20916   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20917     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20918       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20919     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20920       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20921     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20922       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20923     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20924       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20925   };
20926   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20927     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20928   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20929     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20930   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20931 }
20932
20933 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20934 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20935 numeric quantity to~|p|.
20936
20937 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20938 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20939   if ( type(r)==mp_known ) {
20940     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20941   } else  { 
20942     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20943                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20944     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20945   }
20946 }
20947
20948 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20949 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20950 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20951 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20952 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20953 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20954
20955 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20956 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20957                 pointer u, pointer q) {
20958   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20959   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20960   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20961   if ( vv!=0 ) 
20962     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20963   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20964   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20965   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20966     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20967     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20968   }
20969 }
20970
20971 @ @<Transform known by known@>=
20972
20973   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20974   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20975     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20976     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20977     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20978     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20979   }
20980   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20981   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20982 }
20983
20984 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20985
20986 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20987 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20988                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20989   if ( t!=unity )
20990     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
20991   else 
20992     delta+=value(p);
20993   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
20994   else value(p)=delta;
20995 }
20996
20997 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20998 case concatenate: 
20999   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
21000   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
21001   break;
21002 case substring_of: 
21003   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
21004     mp_chop_string(mp, value(p));
21005   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
21006   break;
21007 case subpath_of: 
21008   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21009   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
21010     mp_chop_path(mp, value(p));
21011   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
21012   break;
21013
21014 @ @<Declare binary action...@>=
21015 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
21016   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
21017   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
21018   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
21019   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
21020     append_char(mp->str_pool[k]);
21021   }
21022   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
21023     append_char(mp->str_pool[k]);
21024   }
21025   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
21026 }
21027
21028 @ @<Declare binary action...@>=
21029 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
21030   integer a, b; /* start and stop points */
21031   integer l; /* length of the original string */
21032   integer k; /* runs from |a| to |b| */
21033   str_number s; /* the original string */
21034   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21035   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
21036   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
21037   if ( a<=b ) reversed=false;
21038   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21039   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21040   if ( a<0 ) { 
21041     a=0;
21042     if ( b<0 ) b=0;
21043   }
21044   if ( b>l ) { 
21045     b=l;
21046     if ( a>l ) a=l;
21047   }
21048   str_room(b-a);
21049   if ( reversed ) {
21050     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21051       append_char(mp->str_pool[k]);
21052     }
21053   } else  {
21054     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21055       append_char(mp->str_pool[k]);
21056     }
21057   }
21058   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21059 }
21060
21061 @ @<Declare binary action...@>=
21062 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21063   pointer q; /* a knot in the original path */
21064   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21065   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21066   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21067   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21068   if ( a<=b ) reversed=false;
21069   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21070   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21071   q=mp->cur_exp;
21072   while ( a>=unity ) {
21073     q=link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21074   }
21075   if ( b==a ) {
21076     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21077   } else { 
21078     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21079   }
21080   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; link(qq)=pp;
21081   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21082   if ( reversed ) {
21083     mp->cur_exp=link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21084   } else {
21085     mp->cur_exp=pp;
21086   }
21087 }
21088
21089 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21090 if ( a<0 ) {
21091   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21092     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21093   } else  {
21094     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21095   }
21096 }
21097 if ( b>l ) {
21098   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21099     b=l; if ( a>l ) a=l;
21100   } else {
21101     while ( a>=l ) { 
21102       a=a-l; b=b-l;
21103     }
21104   }
21105 }
21106
21107 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21108
21109   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21110   do {  
21111     q=link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); link(rr)=qq; b=b-unity;
21112   } while (b>0);
21113   if ( a>0 ) {
21114     ss=pp; pp=link(pp);
21115     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=link(ss);
21116     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21117     if ( rr==ss ) {
21118       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21119     }
21120   }
21121   if ( b<0 ) {
21122     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21123     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21124     qq=link(rr);
21125   }
21126 }
21127
21128 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21129
21130   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=link(q); };
21131   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21132 }
21133
21134 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21135 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21136   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21137      mp_pair_to_path(mp);
21138   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21139     mp_find_point(mp, value(p),c);
21140   else 
21141     mp_bad_binary(mp, p,c);
21142   break;
21143 case pen_offset_of: 
21144   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21145     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21146   else 
21147     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21148   break;
21149 case direction_time_of: 
21150   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21151   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21152     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21153   else 
21154     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21155   break;
21156 case envelope_of:
21157   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21158     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21159   else
21160     mp_set_up_envelope(mp, p);
21161   break;
21162
21163 @ @<Declare binary action...@>=
21164 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21165   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21166   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21167 }
21168 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21169   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21170   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21171 }
21172 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21173   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21174   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21175   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21176     mp_bad_envelope_pen(mp);
21177     mp->cur_exp = q;
21178     mp->cur_type = mp_path_type;
21179     return;
21180   }
21181   small_number ljoin, lcap;
21182   scaled miterlim;
21183   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21184   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21185   else ljoin=0;
21186   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21187   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21188   else lcap=0;
21189   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21190     miterlim=unity;
21191   else
21192     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21193   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21194   mp->cur_type = mp_path_type;
21195 }
21196
21197 @ @<Declare binary action...@>=
21198 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21199   pointer p; /* the path */
21200   scaled n; /* its length */
21201   p=mp->cur_exp;
21202   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21203   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21204   if ( n==0 ) { 
21205     v=0; 
21206   } else if ( v<0 ) {
21207     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21208     else v=n-1-((-v-1) % n);
21209   } else if ( v>n ) {
21210     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21211     else v=v % n;
21212   }
21213   p=mp->cur_exp;
21214   while ( v>=unity ) { p=link(p); v=v-unity;  };
21215   if ( v!=0 ) {
21216      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21217   }
21218   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21219 }
21220
21221 @ @<Insert a fractional node...@>=
21222 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=link(p); }
21223
21224 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21225 switch (c) {
21226 case point_of: 
21227   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21228   break;
21229 case precontrol_of: 
21230   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21231   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21232   break;
21233 case postcontrol_of: 
21234   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21235   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21236   break;
21237 } /* there are no other cases */
21238
21239 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21240 case arc_time_of: 
21241   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21242      mp_pair_to_path(mp);
21243   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21244     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21245   else 
21246     mp_bad_binary(mp, p,c);
21247   break;
21248
21249 @ @<Additional cases of bin...@>=
21250 case intersect: 
21251   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21252     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21253     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21254   };
21255   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21256   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21257     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21258     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21259   } else {
21260     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21261   }
21262   break;
21263
21264 @ @<Additional cases of bin...@>=
21265 case in_font:
21266   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21267     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21268   else { mp_do_infont(mp, p); return; }
21269   break;
21270
21271 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21272 (the text string) but not its first (the font name).
21273
21274 @<Declare binary action...@>=
21275 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21276   pointer q;
21277   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21278   mp_init_edges(mp, q);
21279   link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp, str(mp->cur_exp),value(p));
21280   obj_tail(q)=link(obj_tail(q));
21281   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21282   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21283   mp->cur_type=mp_picture_type;
21284 }
21285
21286 @* \[40] Statements and commands.
21287 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21288 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21289 to do their things, in the right order.
21290
21291 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21292 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21293 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21294 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21295 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21296 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21297
21298 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21299 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21300 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21301 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21302 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21303 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21304
21305 The program uses the fact that
21306 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21307 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21308 as a type declaration rather than a boolean expression.
21309
21310 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21311   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21312   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21313     @<Worry about bad statement@>;
21314   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21315     @<Do an equation, assignment, title, or
21316      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21317   } else {
21318     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21319   }
21320   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21321     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21322   mp->error_count=0;
21323 }
21324
21325 @ @<Declarations@>=
21326 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>;
21327
21328 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21329 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21330 occur when the statement is null.
21331
21332 @<Worry about bad statement@>=
21333
21334   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21335     print_err("A statement can't begin with `");
21336 @.A statement can't begin with x@>
21337     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '\'');
21338     help5("I was looking for the beginning of a new statement.")
21339       ("If you just proceed without changing anything, I'll ignore")
21340       ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21341       ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21342       ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21343 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21344     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21345   }
21346 }
21347
21348 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21349 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21350 also terminate a statement.
21351
21352 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21353
21354   print_err("Extra tokens will be flushed");
21355 @.Extra tokens will be flushed@>
21356   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,")
21357        ("so a semicolon should have been next. It's very puzzling...")
21358        ("but I'll try to get myself back together, by ignoring")
21359        ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21360        ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21361        ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21362 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21363   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21364   do {  
21365     get_t_next;
21366     @<Decrease the string reference count...@>;
21367   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21368   mp->scanner_status=normal;
21369 }
21370
21371 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21372 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21373 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21374 expression.
21375
21376 @<Do a statement that doesn't...@>=
21377
21378   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21379     show_cur_cmd_mod;
21380   switch (mp->cur_cmd ) {
21381   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21382   case macro_def:
21383     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21384     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21385      break;
21386   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21387   } /* there are no other cases */
21388   mp->cur_type=mp_vacuous;
21389 }
21390
21391 @ The most important statements begin with expressions.
21392
21393 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21394
21395   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21396   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21397     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21398     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21399     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21400     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21401       exp_err("Isolated expression");
21402 @.Isolated expression@>
21403       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the")
21404         ("expression that is shown above this error message,")
21405         ("so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21406       mp_put_get_error(mp);
21407     }
21408     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21409   }
21410 }
21411
21412 @ @<Do a title@>=
21413
21414   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21415     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21416   }
21417 }
21418
21419 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21420 @^recursion@>
21421 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21422 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21423 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21424 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21425 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21426 to the left-hand side).
21427
21428 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21429 @<Declare the procedure called |try_eq|@>;
21430 @<Declare the procedure called |make_eq|@>;
21431 void mp_do_equation (MP mp) ;
21432
21433 @ @c
21434 void mp_do_equation (MP mp) {
21435   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21436   pointer p; /* temporary register */
21437   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21438   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21439   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21440   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21441   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21442     @<Trace the current equation@>;
21443   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21444     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21445   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21446   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21447 }
21448
21449 @ And |do_assignment| is similar to |do_expression|:
21450
21451 @<Declarations@>=
21452 void mp_do_assignment (MP mp);
21453
21454 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21455 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21456
21457 @ @c
21458 void mp_do_assignment (MP mp) {
21459   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21460   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21461   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21462   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21463     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21464 @.Improper `:='@>
21465     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',")
21466       ("so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21467     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21468   } else { 
21469     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21470     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21471     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21472     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21473     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21474       @<Trace the current assignment@>;
21475     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21476       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21477     } else  {
21478       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21479     }
21480     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21481   }
21482 }
21483
21484 @ @<Trace the current equation@>=
21485
21486   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21487   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21488   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21489 }
21490
21491 @ @<Trace the current assignment@>=
21492
21493   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21494   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21495      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21496   else 
21497      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21498   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21499   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
21500 }
21501
21502 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21503 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21504   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21505 } else { 
21506   exp_err("Internal quantity `");
21507 @.Internal quantity...@>
21508   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21509   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21510   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known")
21511     ("numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21512   mp_put_get_error(mp);
21513 }
21514
21515 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21516
21517   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21518   if ( p!=null ) {
21519     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21520     mp_recycle_value(mp, p);
21521     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21522     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21523   } else  { 
21524     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21525   }
21526 }
21527
21528
21529 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21530 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21531
21532 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21533 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21534
21535
21536
21537 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21538   small_number t; /* type of the left-hand side */
21539   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21540   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21541 RESTART: 
21542   t=type(lhs);
21543   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21544   switch (t) {
21545   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21546     is incompatible with~|t|@>;
21547   } /* all cases have been listed */
21548   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21549 DONE:
21550   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21551   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21552 }
21553
21554 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21555 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21556 exp_err("Equation cannot be performed (");
21557 @.Equation cannot be performed@>
21558 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21559 else mp_print(mp, "numeric");
21560 mp_print_char(mp, '=');
21561 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21562 else mp_print(mp, "numeric");
21563 mp_print_char(mp, ')');
21564 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.")
21565      ("(See the two expressions just above the error message.)");
21566 mp_put_get_error(mp)
21567
21568 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21569 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21570 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21571   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21572     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); goto DONE;
21573   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21574     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21575   }
21576   break;
21577 case unknown_types:
21578   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21579     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21580   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21581     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21582   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21583     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21584      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21585     };
21586   }
21587   break;
21588 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21589 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21590   if ( mp->cur_type==t ) {
21591     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21592   }
21593   break;
21594 case mp_known: case mp_dependent:
21595 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21596   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21597     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21598   };
21599   break;
21600 case mp_vacuous:
21601   break;
21602
21603 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21604
21605   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21606     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21607       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21608         goto NOT_FOUND;
21609       }
21610     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21611       goto NOT_FOUND;
21612     }
21613     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21614   }
21615   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21616 @.Redundant or inconsistent equation@>
21617   help2("An equation between already-known quantities can't help.")
21618        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21619   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21620 NOT_FOUND: 
21621   print_err("Inconsistent equation");
21622 @.Inconsistent equation@>
21623   help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21624        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21625   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21626 }
21627
21628 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21629
21630   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21631   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21632   do {  
21633     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21634   } while (p!=v);
21635   goto DONE;
21636 }
21637
21638 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21639 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21640 either a location within a pair or transform node pointed to by
21641 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21642 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21643 but to equate the two operands.
21644
21645 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21646 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21647
21648
21649 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21650   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21651   int t; /* the type of list |p| */
21652   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21653   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21654   int tt; /* the type of list |pp| */
21655   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21656   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21657     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21658   @<Add the right operand to list |p|@>;
21659   if ( info(p)==null ) {
21660     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21661   } else { 
21662     mp_linear_eq(mp, p,t);
21663     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21664       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21665         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21666         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21667       }
21668     }
21669   }
21670 }
21671
21672 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21673 t=type(l);
21674 if ( t==mp_known ) { 
21675   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21676 } else if ( t==mp_independent ) {
21677   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21678   q=mp->dep_final;
21679 } else { 
21680   p=dep_list(l); q=p;
21681   while (1) { 
21682     negate(value(q));
21683     if ( info(q)==null ) break;
21684     q=link(q);
21685   }
21686   link(prev_dep(l))=link(q); prev_dep(link(q))=prev_dep(l);
21687   type(l)=mp_known;
21688 }
21689
21690 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21691
21692   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21693     print_err("Inconsistent equation");
21694 @.Inconsistent equation@>
21695     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21696     mp_print_char(mp, ')');
21697     help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21698       ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21699     mp_put_get_error(mp);
21700   } else if ( r==null ) {
21701     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21702   }
21703   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21704 }
21705
21706 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21707 if ( r==null ) {
21708   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21709     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21710   } else { 
21711     tt=mp->cur_type;
21712     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21713     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21714   } 
21715 } else {
21716   if ( type(r)==mp_known ) {
21717     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21718   } else { 
21719     tt=type(r);
21720     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21721     else pp=dep_list(r);
21722   }
21723 }
21724 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21725 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21726 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21727 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21728 DONE1:
21729
21730 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21731 mp->watch_coefs=false;
21732 if ( t==tt ) {
21733   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21734 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21735   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21736 } else { 
21737   q=p;
21738   while ( info(q)!=null ) {
21739     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=link(q);
21740   }
21741   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21742 }
21743 mp->watch_coefs=true;
21744
21745 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21746 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21747 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21748 following procedure has acted, the token after the declared variable
21749 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21750 and~|cur_sym|.
21751
21752 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21753 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21754   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21755   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21756   pointer l; /* hash address of left bracket */
21757   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21758   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21759   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21760   while (1) { 
21761     mp_get_x_next(mp);
21762     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21763     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21764       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21765         @<Descend past a collective subscript@>;
21766       } else {
21767         break;
21768       }
21769     }
21770     link(t)=mp_get_avail(mp); t=link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21771   }
21772   if ( eq_type(x)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21773   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21774   return h;
21775 }
21776
21777 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21778 declared variable.
21779
21780 @<Descend past a collective subscript@>=
21781
21782   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21783   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21784     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21785   } else {
21786     mp->cur_sym=collective_subscript;
21787   }
21788 }
21789
21790 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21791
21792 @<Put each...@>=
21793 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21794 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21795 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21796 @:string_}{\&{string} primitive@>
21797 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21798 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21799 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21800 @:path_}{\&{path} primitive@>
21801 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21802 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21803 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21804 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21805 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21806 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21807 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21808 @:color_}{\&{color} primitive@>
21809 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21810 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21811 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21812 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21813 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21814 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21815
21816 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21817 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21818
21819 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21820 |type_name| has just been scanned.
21821
21822 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21823 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21824
21825 @ @c
21826 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21827   small_number t; /* the type being declared */
21828   pointer p; /* token list for a declared variable */
21829   pointer q; /* value node for the variable */
21830   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21831     t=mp->cur_mod;
21832   else 
21833     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21834   do {  
21835     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21836     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),false);
21837     q=mp_find_variable(mp, p);
21838     if ( q!=null ) { 
21839       type(q)=t; value(q)=null; 
21840     } else  { 
21841       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21842 @.Declared variable conflicts...@>
21843       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.")
21844            ("Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21845       mp_put_get_error(mp);
21846     }
21847     mp_flush_list(mp, p);
21848     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21849       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21850     }
21851   } while (! end_of_statement);
21852 }
21853
21854 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21855
21856   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21857 @.Illegal suffix...flushed@>
21858   help5("Variables in declarations must consist entirely of")
21859     ("names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.")
21860     ("Are you trying to use a reserved word in a variable name?")
21861     ("I'm going to discard the junk I found here,")
21862     ("up to the next comma or the end of the declaration.");
21863   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21864     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21865   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21866   do {  
21867     get_t_next;
21868     @<Decrease the string reference count...@>;
21869   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21870   mp->scanner_status=normal;
21871 }
21872
21873 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21874 until coming to the end of the user's program.
21875 Each execution of |do_statement| concludes with
21876 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21877
21878 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21879   do {  
21880     mp_do_statement(mp);
21881     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21882       print_err("Extra `endgroup'");
21883 @.Extra `endgroup'@>
21884       help2("I'm not currently working on a `begingroup',")
21885         ("so I had better not try to end anything.");
21886       mp_flush_error(mp, 0);
21887     }
21888   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21889 }
21890 int mp_run (MP mp) {
21891   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21892   mp_main_control(mp); /* come to life */
21893   mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21894   mp_close_files_and_terminate(mp);
21895   return mp->history;
21896 }
21897 char * mp_mplib_version (MP mp) {
21898   assert(mp);
21899   return mplib_version;
21900 }
21901 char * mp_metapost_version (MP mp) {
21902   assert(mp);
21903   return metapost_version;
21904 }
21905
21906 @ @<Exported function headers@>=
21907 int mp_run (MP mp);
21908 char * mp_mplib_version (MP mp);
21909 char * mp_metapost_version (MP mp);
21910
21911 @ @<Put each...@>=
21912 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
21913 @:end_}{\&{end} primitive@>
21914 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
21915 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
21916
21917 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21918 case stop:
21919   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
21920   else mp_print(mp, "dump");
21921   break;
21922
21923 @* \[41] Commands.
21924 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
21925 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
21926 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
21927 then we'll tackle the tougher commands.
21928
21929 Here's one of the simplest:
21930
21931 @<Cases of |do_statement|...@>=
21932 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
21933
21934 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21935 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
21936
21937 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
21938   mp_get_x_next(mp);
21939   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
21940     mp_missing_err(mp, ":=");
21941 @.Missing `:='@>
21942     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
21943     mp_back_error(mp);
21944   };
21945   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
21946   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21947     exp_err("Unknown value will be ignored");
21948 @.Unknown value...ignored@>
21949     help2("Your expression was too random for me to handle,")
21950       ("so I won't change the random seed just now.");
21951     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
21952   } else {
21953    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
21954   }
21955 }
21956
21957 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
21958
21959   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
21960   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
21961     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
21962     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
21963     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
21964     mp_print_char(mp, '}');
21965     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
21966   }
21967 }
21968
21969 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
21970
21971 @<Cases of |do_statement|...@>=
21972 case mode_command: 
21973   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
21974   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
21975   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
21976   mp_get_x_next(mp);
21977   break;
21978
21979 @ @<Put each...@>=
21980 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
21981 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
21982 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
21983 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
21984 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
21985 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
21986 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
21987 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
21988
21989 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
21990 case mode_command: 
21991   switch (m) {
21992   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
21993   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
21994   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
21995   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
21996   }
21997   break;
21998
21999 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22000
22001 @<Cases of |do_statement|...@>=
22002 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22003
22004 @ @<Put each...@>=
22005 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22006 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22007 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22008 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22009
22010 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22011 case protection_command: 
22012   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22013   else mp_print(mp, "outer");
22014   break;
22015
22016 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22017 void mp_do_protection (MP mp) ;
22018
22019 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22020   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22021   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22022   m=mp->cur_mod;
22023   do {  
22024     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22025     if ( m==0 ) { 
22026       if ( t>=outer_tag ) 
22027         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22028     } else if ( t<outer_tag ) {
22029       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22030     }
22031     mp_get_x_next(mp);
22032   } while (mp->cur_cmd==comma);
22033 }
22034
22035 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22036 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22037 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22038 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22039 hash address of its mate.
22040
22041 @<Cases of |do_statement|...@>=
22042 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22043
22044 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22045 void mp_def_delims (MP mp) ;
22046
22047 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22048   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22049   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22050   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22051   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22052   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22053   mp_get_x_next(mp);
22054 }
22055
22056 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22057 where some right delimiter is mandatory.
22058
22059 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22060 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22061   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22062     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22063       return;
22064   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22065      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22066 @.Missing `)'@>
22067     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've")
22068       ("put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22069     mp_back_error(mp);
22070   } else { 
22071     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22072 @.The token...delimiter@>
22073     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22074     help3("Strange: This token has lost its former meaning!")
22075       ("I'll read it as a right delimiter this time;")
22076       ("but watch out, I'll probably miss it later.");
22077     mp_error(mp);
22078   }
22079 }
22080
22081 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22082
22083 @<Cases of |do_statement|...@>=
22084 case save_command: 
22085   do {  
22086     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22087   } while (mp->cur_cmd==comma);
22088   break;
22089 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22090 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22091 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22092
22093 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22094 void mp_do_statement (MP mp);
22095 void mp_do_interim (MP mp);
22096
22097 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22098   mp_get_x_next(mp);
22099   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22100      print_err("The token `");
22101 @.The token...quantity@>
22102     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22103     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22104     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22105     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22106     mp_back_error(mp);
22107   } else { 
22108     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22109   }
22110   mp_do_statement(mp);
22111 }
22112
22113 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22114 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22115
22116 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22117 void mp_do_let (MP mp) ;
22118
22119 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22120   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22121   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22122   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22123      mp_missing_err(mp, "=");
22124 @.Missing `='@>
22125     help3("You should have said `let symbol = something'.")
22126       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
22127       ("was present. The next token I read will be `something'.");
22128     mp_back_error(mp);
22129   }
22130   mp_get_symbol(mp);
22131   switch (mp->cur_cmd) {
22132   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22133   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22134     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22135     break;
22136   default: 
22137     break;
22138   }
22139   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22140   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22141   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22142   mp_get_x_next(mp);
22143 }
22144
22145 @ @<Declarations@>=
22146 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22147 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22148
22149 @ @c
22150 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22151   scaled *internal;
22152   char * *int_name; 
22153   int k;
22154   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22155     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22156   }
22157   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22158   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22159   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22160     if (k<=mp->max_internal) {
22161       internal[k]=mp->internal[k]; 
22162       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22163     } else {
22164       internal[k]=0; 
22165       int_name[k]=NULL; 
22166     }
22167   }
22168   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22169   mp->int_name = int_name;
22170   mp->internal = internal;
22171   mp->max_internal = l;
22172 }
22173
22174
22175 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22176   do {  
22177     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22178       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal>>2)));
22179     }
22180     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22181     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22182     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22183     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22184       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22185     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22186     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22187     mp_get_x_next(mp);
22188   } while (mp->cur_cmd==comma);
22189 }
22190
22191 @ @<Dealloc variables@>=
22192 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22193    xfree(mp->int_name[k]);
22194 }
22195 xfree(mp->internal); 
22196 xfree(mp->int_name); 
22197
22198
22199 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22200 in the usual way.
22201
22202 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22203 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22204 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22205 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22206 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22207
22208 @<Put each...@>=
22209 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22210 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22211 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22212 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22213 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22214 @:show_}{\&{show} primitive@>
22215 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22216 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22217 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22218 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22219
22220 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22221 case show_command: 
22222   switch (m) {
22223   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22224   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22225   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22226   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22227   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22228   }
22229   break;
22230
22231 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22232 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22233
22234 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22235 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22236 they aren't.
22237
22238 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22239 void mp_do_show (MP mp) ;
22240
22241 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22242   do {  
22243     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22244     mp_print_nl(mp, ">> ");
22245 @.>>@>
22246     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22247   } while (mp->cur_cmd==comma);
22248 }
22249
22250 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22251 void mp_disp_token (MP mp) ;
22252
22253 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22254   mp_print_nl(mp, "> ");
22255 @.>\relax@>
22256   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22257     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22258   } else { 
22259     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, '=');
22260     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22261     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22262     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22263       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22264     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22265 @^recursion@>
22266   }
22267 }
22268
22269 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22270
22271   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22272     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22273   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22274     mp->g_pointer=mp->cur_mod; mp_print_capsule(mp);
22275   } else  { 
22276     mp_print_char(mp, '"'); 
22277     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '"');
22278     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22279   }
22280 }
22281
22282 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22283 with |disp_token|, although they don't correspond to any
22284 primitive tokens.
22285
22286 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22287 case left_delimiter:
22288 case right_delimiter: 
22289   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22290   else mp_print(mp, "right");
22291   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22292   mp_print_text(m);
22293   break;
22294 case tag_token:
22295   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22296    else mp_print(mp, "variable");
22297    break;
22298 case defined_macro: 
22299    mp_print(mp, "macro:");
22300    break;
22301 case secondary_primary_macro:
22302 case tertiary_secondary_macro:
22303 case expression_tertiary_macro:
22304   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22305   mp_print(mp, "'d macro:");
22306   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, link(link(m)),null,1000,0);
22307   break;
22308 case repeat_loop:
22309   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22310   break;
22311 case internal_quantity:
22312   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22313   break;
22314
22315 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22316 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22317
22318 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22319   do {  
22320     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22321     mp_get_x_next(mp);
22322   } while (mp->cur_cmd==comma);
22323 }
22324
22325 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22326 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22327
22328 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22329   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22330 @.Memory usage...@>
22331   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22332   if ( false )
22333     mp_print(mp, "unknown");
22334   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22335   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22336   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22337   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22338   mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22339   if ( false )
22340     mp_print(mp, "unknown");
22341   mp_print(mp, " (");
22342   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, '&');
22343   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22344   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22345   mp_get_x_next(mp);
22346 }
22347
22348 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22349 of a variable, for use by |do_show_var|.
22350
22351 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22352 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22353
22354 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22355   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22356   int n; /* amount of macro text to show */
22357   if ( type(p)==mp_structured )  {
22358     @<Descend the structure@>;
22359   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22360     @<Display a variable macro@>;
22361   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22362     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22363     mp_print_char(mp, '=');
22364     mp_print_exp(mp, p,0);
22365   }
22366 }
22367
22368 @ @<Descend the structure@>=
22369
22370   q=attr_head(p);
22371   do {  mp_disp_var(mp, q); q=link(q); } while (q!=end_attr);
22372   q=subscr_head(p);
22373   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22374     mp_disp_var(mp, q); q=link(q);
22375   }
22376 }
22377
22378 @ @<Display a variable macro@>=
22379
22380   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22381   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22382     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22383   mp_print(mp, "=macro:");
22384   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22385   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22386   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22387 }
22388
22389 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22390 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22391
22392 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22393   do {  
22394     get_t_next;
22395     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22396       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22397       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22398     }
22399    mp_disp_token(mp);
22400   DONE:
22401    mp_get_x_next(mp);
22402   } while (mp->cur_cmd==comma);
22403 }
22404
22405 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22406 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22407
22408 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22409   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22410   p=link(dep_head);
22411   while ( p!=dep_head ) {
22412     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22413       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22414       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '=');
22415       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22416       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22417     }
22418     p=dep_list(p);
22419     while ( info(p)!=null ) p=link(p);
22420     p=link(p);
22421   }
22422   mp_get_x_next(mp);
22423 }
22424
22425 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22426 show commands.
22427
22428 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22429 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22430
22431 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22432   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22433   switch (mp->cur_mod) {
22434   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22435   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22436   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22437   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22438   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22439   } /* there are no other cases */
22440   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22441     print_err("OK");
22442 @.OK@>
22443     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22444       help0; decr(mp->error_count);
22445     } else {
22446       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22447     }
22448     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22449      else mp_put_get_error(mp);
22450   }
22451 }
22452
22453 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22454
22455 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22456 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22457 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22458
22459 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22460
22461 @d with_pre_script 11
22462 @d with_post_script 13
22463
22464 @<Put each...@>=
22465 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22466 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22467 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22468 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22469 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22470 @:also_}{\&{also} primitive@>
22471 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22472 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22473 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22474 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22475 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22476 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22477 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22478 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22479 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22480 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22481 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22482 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22483 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22484 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22485 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22486 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22487 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22488 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22489 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22490
22491 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22492 case thing_to_add:
22493   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22494   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22495   else mp_print(mp, "also");
22496   break;
22497 case with_option:
22498   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22499   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22500   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22501   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22502   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22503   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22504   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22505   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22506   else mp_print(mp, "dashed");
22507   break;
22508
22509 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22510 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22511 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22512 Other objects are ignored.
22513
22514 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22515 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22516
22517 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22518   small_number t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22519   pointer q; /* for list manipulation */
22520   int old_setting; /* saved |selector| setting */
22521   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22522   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22523   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22524     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22525   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22526   k=0;
22527   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22528     t=mp->cur_mod;
22529     mp_get_x_next(mp);
22530     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22531     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22532      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22533      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22534         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22535           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22536      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22537      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22538      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22539      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22540      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22541       @<Complain about improper type@>;
22542     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22543       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22544       if ( cp!=null )
22545         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22546       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22547     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22548       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22549       if ( cp!=null )
22550         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22551       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22552     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22553       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22554       if ( cp!=null )
22555         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22556       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22557     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22558       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22559       if ( cp!=null )
22560         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22561       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22562     } else if ( t==mp_no_model ) {
22563       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22564       if ( cp!=null )
22565         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22566     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22567       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22568       if ( pp!=null ) {
22569         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22570         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22571       }
22572     } else if ( t==with_pre_script ) {
22573       if ( ap==mp_void )
22574         ap=p;
22575       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22576          ap=link(ap);
22577       if ( ap!=null ) {
22578         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22579           s=pre_script(ap);
22580           old_setting=mp->selector;
22581               mp->selector=new_string;
22582           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22583               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22584           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22585           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22586           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22587           delete_str_ref(s);
22588           mp->selector=old_setting;
22589         } else {
22590           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
22591         }
22592         mp->cur_type=mp_vacuous;
22593       }
22594     } else if ( t==with_post_script ) {
22595       if ( bp==mp_void )
22596         k=p; 
22597       bp=k;
22598       while ( link(k)!=null ) {
22599         k=link(k);
22600         if ( has_color(k) ) bp=k;
22601       }
22602       if ( bp!=null ) {
22603          if ( post_script(bp)!=null ) {
22604            s=post_script(bp);
22605            old_setting=mp->selector;
22606                mp->selector=new_string;
22607            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
22608            mp_print_str(mp, post_script(bp));
22609            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
22610            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22611            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
22612            delete_str_ref(s);
22613            mp->selector=old_setting;
22614          } else {
22615            post_script(bp)=mp->cur_exp;
22616          }
22617          mp->cur_type=mp_vacuous;
22618        }
22619     } else { 
22620       if ( dp==mp_void ) {
22621         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
22622       }
22623       if ( dp!=null ) {
22624         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
22625         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
22626         dash_scale(dp)=unity;
22627         mp->cur_type=mp_vacuous;
22628       }
22629     }
22630   }
22631   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
22632     of the list@>;
22633 };
22634
22635 @ @<Complain about improper type@>=
22636 { exp_err("Improper type");
22637 @.Improper type@>
22638 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';")
22639   ("I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
22640 if ( t==with_pre_script )
22641   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
22642 else if ( t==with_post_script )
22643   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
22644 else if ( t==mp_picture_type )
22645   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
22646 else if ( t==mp_uninitialized_model )
22647   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
22648 else if ( t==mp_rgb_model )
22649   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
22650 else if ( t==mp_cmyk_model )
22651   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
22652 else if ( t==mp_grey_model )
22653   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
22654 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22655 }
22656
22657 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
22658 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
22659
22660 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
22661 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
22662    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
22663 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
22664    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
22665 else if ( mp->cur_type==mp_known )
22666    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
22667 else if ( mp->cur_exp==false_code )
22668    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22669 }
22670
22671 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22672 { q=value(mp->cur_exp);
22673 cyan_val(cp)=0;
22674 magenta_val(cp)=0;
22675 yellow_val(cp)=0;
22676 black_val(cp)=0;
22677 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
22678 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
22679 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
22680 color_model(cp)=mp_rgb_model;
22681 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
22682 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
22683 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
22684 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
22685 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
22686 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
22687 }
22688
22689 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22690 { q=value(mp->cur_exp);
22691 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
22692 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
22693 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
22694 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
22695 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
22696 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
22697 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
22698 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
22699 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
22700 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
22701 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
22702 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
22703 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
22704 }
22705
22706 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
22707 { q=mp->cur_exp;
22708 cyan_val(cp)=0;
22709 magenta_val(cp)=0;
22710 yellow_val(cp)=0;
22711 black_val(cp)=0;
22712 grey_val(cp)=q;
22713 color_model(cp)=mp_grey_model;
22714 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
22715 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
22716 }
22717
22718 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
22719 {
22720 cyan_val(cp)=0;
22721 magenta_val(cp)=0;
22722 yellow_val(cp)=0;
22723 black_val(cp)=0;
22724 grey_val(cp)=0;
22725 color_model(cp)=mp_no_model;
22726 }
22727
22728 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
22729 { cp=p;
22730   while ( cp!=null ){ 
22731     if ( has_color(cp) ) break;
22732     cp=link(cp);
22733   }
22734 }
22735
22736 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
22737 { pp=p;
22738   while ( pp!=null ) {
22739     if ( has_pen(pp) ) break;
22740     pp=link(pp);
22741   }
22742 }
22743
22744 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
22745 { dp=p;
22746   while ( dp!=null ) {
22747     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
22748     dp=link(dp);
22749   }
22750 }
22751
22752 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
22753 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
22754 if ( pp>mp_void ) {
22755   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
22756 }
22757 if ( dp>mp_void ) {
22758   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
22759 }
22760
22761
22762 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
22763 { q=link(cp);
22764   while ( q!=null ) { 
22765     if ( has_color(q) ) {
22766       red_val(q)=red_val(cp);
22767       green_val(q)=green_val(cp);
22768       blue_val(q)=blue_val(cp);
22769       black_val(q)=black_val(cp);
22770       color_model(q)=color_model(cp);
22771     }
22772     q=link(q);
22773   }
22774 }
22775
22776 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
22777 { q=link(pp);
22778   while ( q!=null ) {
22779     if ( has_pen(q) ) {
22780       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
22781       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
22782     }
22783     q=link(q);
22784   }
22785 }
22786
22787 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
22788 { q=link(dp);
22789   while ( q!=null ) {
22790     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
22791       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
22792       dash_p(q)=dash_p(dp);
22793       dash_scale(q)=unity;
22794       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
22795     }
22796     q=link(q);
22797   }
22798 }
22799
22800 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
22801 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
22802 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
22803 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
22804
22805 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22806 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
22807
22808 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
22809   pointer p;
22810   pointer cur_edges; /* the return value */
22811   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
22812   if ( p==null ) { 
22813     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
22814   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
22815     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
22816 @.Variable x is the wrong type@>
22817     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
22818     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, ')');
22819     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.")
22820          ("So I'll not change anything just now."); 
22821     mp_put_get_error(mp);
22822   } else { 
22823     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
22824     cur_edges=value(p);
22825   }
22826   mp_flush_node_list(mp, t);
22827   return cur_edges;
22828 };
22829
22830 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22831 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
22832 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
22833
22834 @ @<Put each...@>=
22835 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
22836 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
22837 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
22838 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
22839
22840 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22841 case bounds_command: 
22842   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
22843   else mp_print(mp, "setbounds");
22844   break;
22845
22846 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
22847 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
22848 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
22849 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
22850 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
22851 any time we call |get_x_next|.
22852
22853 @<Glob...@>=
22854 quarterword last_add_type;
22855   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
22856
22857 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22858 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
22859
22860 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
22861   pointer lhv; /* variable to add to left */
22862   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
22863   lhv=null;
22864   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
22865   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
22866     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
22867   } else  { 
22868     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
22869     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22870   }
22871   mp->last_add_type=add_type;
22872   return lhv;
22873 }
22874
22875 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
22876 { exp_err("Not a suitable variable");
22877 @.Not a suitable variable@>
22878   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.")
22879     ("(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might")
22880     ("have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)")
22881     ("So I'll not change anything just now.");
22882   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22883 }
22884
22885 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
22886
22887 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22888 void mp_do_bounds (MP mp) ;
22889
22890 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
22891   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22892   pointer p; /* for list manipulation */
22893   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
22894   m=mp->cur_mod;
22895   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
22896   if ( lhv!=null ) {
22897     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22898     if ( lhe==null ) {
22899       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22900     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22901       exp_err("Improper `clip'");
22902 @.Improper `addto'@>
22903       help2("This expression should have specified a known path.")
22904         ("So I'll not change anything just now."); 
22905       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22906     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22907       @<Complain about a non-cycle@>;
22908     } else {
22909       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
22910     }
22911   }
22912 }
22913
22914 @ @<Complain about a non-cycle@>=
22915 { print_err("Not a cycle");
22916 @.Not a cycle@>
22917   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.")
22918     ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
22919 }
22920
22921 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
22922 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
22923   link(p)=link(dummy_loc(lhe));
22924   link(dummy_loc(lhe))=p;
22925   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
22926   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
22927   type(p)=stop_type(m);
22928   link(obj_tail(lhe))=p;
22929   obj_tail(lhe)=p;
22930   mp_init_bbox(mp, lhe);
22931 }
22932
22933 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
22934 cases to deal with.
22935
22936 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22937 void mp_do_add_to (MP mp) ;
22938
22939 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
22940   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22941   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
22942   pointer e; /* an edge structure to be merged */
22943   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
22944   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
22945   if ( lhv!=null ) {
22946     if ( add_type==also_code ) {
22947       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
22948        appropriately@>;
22949     } else {
22950       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
22951         expression@>;
22952     }
22953     mp_scan_with_list(mp, p);
22954     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
22955   }
22956 }
22957
22958 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
22959 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
22960
22961 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
22962
22963   p=null; e=null;
22964   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
22965     exp_err("Improper `addto'");
22966 @.Improper `addto'@>
22967     help2("This expression should have specified a known picture.")
22968       ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22969   } else { 
22970     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
22971     p=link(dummy_loc(e));
22972   }
22973 }
22974
22975 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
22976 attempts to add to the edge structure.
22977
22978 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
22979 { e=null; p=null;
22980   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
22981   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22982     exp_err("Improper `addto'");
22983 @.Improper `addto'@>
22984     help2("This expression should have specified a known path.")
22985       ("So I'll not change anything just now."); 
22986     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22987   } else if ( add_type==contour_code ) {
22988     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22989       @<Complain about a non-cycle@>;
22990     } else { 
22991       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
22992       mp->cur_type=mp_vacuous;
22993     }
22994   } else { 
22995     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
22996     mp->cur_type=mp_vacuous;
22997   }
22998 }
22999
23000 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23001 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23002 if ( lhe==null ) {
23003   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23004   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23005 } else if ( add_type==also_code ) {
23006   if ( e!=null ) {
23007     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23008   } else { 
23009     do_nothing;
23010   }
23011 } else if ( p!=null ) {
23012   link(obj_tail(lhe))=p;
23013   obj_tail(lhe)=p;
23014   if ( add_type==double_path_code )
23015     if ( pen_p(p)==null ) 
23016       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23017 }
23018
23019 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23020 { if ( link(dummy_loc(e))!=null ) {
23021     link(obj_tail(lhe))=link(dummy_loc(e));
23022     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23023     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23024     link(dummy_loc(e))=null;
23025     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23026   }
23027   mp_toss_edges(mp, e);
23028 }
23029
23030 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23031 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23032
23033 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23034 @<Declare the function called |tfm_check|@>;
23035 @<Declare the \ps\ output procedures@>;
23036 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23037
23038 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23039   integer c; /* the character code */
23040   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23041   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23042     @<Complain that it's not a known picture@>;
23043   } else { 
23044     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23045     if ( c<0 ) c=c+256;
23046     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23047     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23048     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23049   }
23050 }
23051
23052 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23053
23054   exp_err("Not a known picture");
23055   help1("I can only output known pictures.");
23056   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23057 }
23058
23059 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23060 |start_sym|.
23061
23062 @<Cases of |do_statement|...@>=
23063 case every_job_command: 
23064   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23065   break;
23066
23067 @ @<Glob...@>=
23068 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23069
23070 @ @<Set init...@>=
23071 mp->start_sym=0;
23072
23073 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23074
23075 @d message_code 0
23076 @d err_message_code 1
23077 @d err_help_code 2
23078 @d filename_template_code 3
23079 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23080               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23081               if ( f>g ) {
23082                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23083                 while ( f>g ) {
23084                   mp_print_char(mp, '0');
23085                   decr(f);
23086                   };
23087                 mp_print_int(mp, (A));
23088               };
23089               f = 0
23090
23091 @<Put each...@>=
23092 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23093 @:message_}{\&{message} primitive@>
23094 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23095 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23096 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23097 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23098 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23099 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23100
23101 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23102 case message_command: 
23103   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23104   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23105   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23106   else mp_print(mp, "errhelp");
23107   break;
23108
23109 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23110 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23111
23112 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23113 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>;
23114 void mp_do_message (MP mp) ;
23115
23116
23117 @c void mp_do_message (MP mp) {
23118   int m; /* the type of message */
23119   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23120   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23121     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23122   else {
23123     switch (m) {
23124     case message_code: 
23125       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23126       break;
23127     case err_message_code:
23128       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23129       break;
23130     case err_help_code:
23131       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23132       break;
23133     case filename_template_code:
23134       @<Save the filename template@>;
23135       break;
23136     } /* there are no other cases */
23137   }
23138   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23139 }
23140
23141 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23142 void mp_no_string_err (MP mp,char *s) { 
23143    exp_err("Not a string");
23144 @.Not a string@>
23145   help1(s);
23146   mp_put_get_error(mp);
23147 }
23148
23149 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23150 given an empty help string, or if none has ever been given.
23151
23152 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23153
23154   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23155   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23156   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23157 }
23158
23159 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23160 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23161 give a verbose explanation only once.
23162
23163 @<Glob...@>=
23164 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23165
23166 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23167
23168 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23169
23170   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23171   if ( mp->err_help!=0 ) {
23172     mp->use_err_help=true;
23173   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23174     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23175   } else  { 
23176    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23177     help4("This error message was generated by an `errmessage'")
23178      ("command, so I can\'t give any explicit help.")
23179      ("Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,")
23180 @^Marple, Jane@>
23181      ("and deduce the truth by inspired guesses.");
23182   }
23183   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23184 }
23185
23186 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23187 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23188
23189 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23190 void mp_do_write (MP mp) ;
23191
23192 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23193   str_number t; /* the line of text to be written */
23194   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23195   int old_setting; /* for saving |selector| during output */
23196   mp_get_x_next(mp);
23197   mp_scan_expression(mp);
23198   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23199     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23200   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23201     print_err("Missing `to' clause");
23202     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23203     mp_put_get_error(mp);
23204   } else { 
23205     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23206     mp_get_x_next(mp);
23207     mp_scan_expression(mp);
23208     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23209       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23210     else {
23211       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23212     }
23213     delete_str_ref(t);
23214   }
23215   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23216 }
23217
23218 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23219
23220   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23221     |cur_exp| must be inserted@>;
23222   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23223     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23224   } else { 
23225     old_setting=mp->selector;
23226     mp->selector=n+write_file;
23227     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23228     mp->selector = old_setting;
23229   }
23230 }
23231
23232 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23233 {
23234   char *fn = str(mp->cur_exp);
23235   n=mp->write_files;
23236   n0=mp->write_files;
23237   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23238     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23239           if ( n0==mp->write_files ) {
23240         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23241           incr(mp->write_files);
23242         } else {
23243           void **wr_file;
23244           char **wr_fname;
23245               write_index l,k;
23246           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files>>2);
23247           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23248           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23249               for (k=0;k<=l;k++) {
23250             if (k<=mp->max_write_files) {
23251                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23252               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23253             } else {
23254                   wr_file[k]=0; 
23255               wr_fname[k]=NULL;
23256             }
23257           }
23258               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23259           mp->max_write_files = l;
23260           mp->wr_file = wr_file;
23261           mp->wr_fname = wr_fname;
23262         }
23263       }
23264       n=n0;
23265       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23266     } else { 
23267       decr(n);
23268           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23269     }
23270   }
23271 }
23272
23273 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23274 { (mp->close_file)(mp->wr_file[n]);
23275   xfree(mp->wr_fname[n]);
23276   mp->wr_fname[n]=NULL;
23277   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23278 }
23279
23280
23281 @* \[42] Writing font metric data.
23282 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23283 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23284 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23285 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23286 applied to typesetting.
23287 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23288 @^font metric files@>
23289
23290 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23291 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23292 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23293 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23294 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23295 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23296 of information in a compact but useful form.
23297
23298 @<Glob...@>=
23299 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23300 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23301
23302 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23303 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23304 of the file. These twelve integers are, in order:
23305 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23306 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23307 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23308 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23309 |ec|&largest character code in the font;\cr
23310 |nw|&number of words in the width table;\cr
23311 |nh|&number of words in the height table;\cr
23312 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23313 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23314 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23315 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23316 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23317 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23318 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23319 |ne<=256|, and
23320 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23321 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23322 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23323
23324 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23325 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23326 This is called BigEndian order.
23327 @^BigEndian order@>
23328
23329 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23330 arrays.
23331
23332 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23333 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23334 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23335 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23336 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23337 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23338 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23339
23340 @ The first data array is a block of header information, which contains
23341 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23342 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23343 header information of use to other software routines might also be
23344 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23345 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23346 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23347 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23348 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23349 last gives the ``face byte.''
23350
23351 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23352 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23353 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23354 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23355 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23356 important; the check sum is simply an identification number with the
23357 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23358 @^check sum@>
23359
23360 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23361 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23362 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23363 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23364 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23365 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23366 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23367 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23368 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23369 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23370 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23371 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23372 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23373 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23374 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23375
23376 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23377 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23378 packed into four bytes as follows.
23379
23380 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23381 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23382   (4~bits)\par
23383 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23384   (2~bits)\par
23385 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23386 \yskip\noindent
23387 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23388 units; this is a device for compressing information, since many characters
23389 have the same width. Since it is quite common for many characters
23390 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23391 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23392 64 different italic corrections.
23393
23394 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23395 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23396 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23397 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23398 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23399
23400 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23401 interpret the |remainder| field.
23402
23403 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23404 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23405 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23406 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23407 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23408 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23409 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23410 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23411 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23412 |exten[remainder]|.\par
23413 \yskip\noindent
23414 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23415 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23416 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23417 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23418
23419 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23420 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23421 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23422 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23423
23424 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23425 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23426 |lig_kern_command| of four bytes.
23427
23428 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23429   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23430   skipping this number of intervening steps.\par
23431 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23432   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23433 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23434   a kern step otherwise.\par
23435 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23436 \yskip\noindent
23437 In a kern step, an
23438 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23439 between the current character and |next_char|. This amount is
23440 often negative, so that the characters are brought closer together
23441 by kerning; but it might be positive.
23442
23443 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23444 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23445 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23446 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23447 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23448 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23449
23450 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23451 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23452 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23453 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23454 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23455 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23456 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23457 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23458 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23459 ligatures and kerning.
23460
23461 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23462 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23463 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23464 arrays, because the first instruction must otherwise
23465 appear in a location |<=255|.
23466
23467 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23468 the condition
23469 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23470 If such an instruction is encountered during
23471 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23472 command is performed.
23473
23474 @d stop_flag (128)
23475   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23476 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23477 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23478 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23479 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23480 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23481
23482 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23483 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23484 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23485 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23486 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23487 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23488
23489 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23490 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23491 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23492 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23493 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23494 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23495 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23496
23497 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23498 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23499 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23500 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23501
23502 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23503 sequence of |fix_word| values.
23504
23505 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23506 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23507 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23508 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23509 not scaled by the design size.
23510
23511 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23512 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23513 blank spaces.
23514
23515 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23516
23517 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23518
23519 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23520 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23521
23522 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23523
23524 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23525 ends of sentences.
23526
23527 \yskip\noindent
23528 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23529 to zero.
23530
23531 @d slant_code 1
23532 @d space_code 2
23533 @d space_stretch_code 3
23534 @d space_shrink_code 4
23535 @d x_height_code 5
23536 @d quad_code 6
23537 @d extra_space_code 7
23538
23539 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23540 information, and it does this all at once at the end of a job.
23541 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23542 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23543
23544 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23545 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23546 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23547 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23548 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23549 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23550 |kern|, |exten|, and |param|.
23551
23552 @d max_tfm_int 32510
23553 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23554
23555 @<Glob...@>=
23556 #define TFM_ITEMS 257
23557 eight_bits bc;
23558 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23559 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23560 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23561 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23562 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23563 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23564 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23565 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23566 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23567 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23568 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23569 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23570 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23571 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23572 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23573 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23574 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23575 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23576 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23577 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23578 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23579 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23580 integer bchar; /* right boundary character */
23581 short bch_label; /* left boundary starting location */
23582 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23583 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23584 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23585 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23586
23587 @ @<Allocate or initialize ...@>=
23588 mp->header_last = 0; mp->header_size = 128; /* just for init */
23589 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
23590 mp->lig_kern = NULL; /* allocated when needed */
23591 mp->kern = NULL; /* allocated when needed */ 
23592 mp->param = NULL; /* allocated when needed */
23593
23594 @ @<Dealloc variables@>=
23595 xfree(mp->header_byte);
23596 xfree(mp->lig_kern);
23597 xfree(mp->kern);
23598 xfree(mp->param);
23599
23600 @ @<Set init...@>=
23601 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
23602   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
23603   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
23604   mp->skip_table[k]=undefined_label;
23605 };
23606 memset(mp->header_byte,0,mp->header_size);
23607 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
23608 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
23609 mp->bch_label=undefined_label;
23610 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
23611
23612 @ @<Declarations@>=
23613 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) ;
23614
23615 @ @<Declare the function called |tfm_check|@>=
23616 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) {
23617   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
23618     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
23619 @.Enormous charwd...@>
23620 @.Enormous chardp...@>
23621 @.Enormous charht...@>
23622 @.Enormous charic...@>
23623 @.Enormous designsize...@>
23624     mp_print(mp, " has been reduced");
23625     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
23626     mp_put_get_error(mp);
23627     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
23628     else return (1-fraction_half);
23629   } else {
23630     return mp->internal[m];
23631   }
23632 }
23633
23634 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
23635 if ( c<mp->bc ) mp->bc=c;
23636 if ( c>mp->ec ) mp->ec=c;
23637 mp->char_exists[c]=true;
23638 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_wd);
23639 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
23640 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
23641 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
23642
23643 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
23644
23645 @<Cases of |do_statement|...@>=
23646 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
23647
23648 @ @d char_list_code 0
23649 @d lig_table_code 1
23650 @d extensible_code 2
23651 @d header_byte_code 3
23652 @d font_dimen_code 4
23653
23654 @<Put each...@>=
23655 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
23656 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
23657 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
23658 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
23659 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
23660 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
23661 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
23662 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
23663 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
23664 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
23665
23666 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23667 case tfm_command: 
23668   switch (m) {
23669   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
23670   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
23671   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
23672   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
23673   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
23674   }
23675   break;
23676
23677 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23678 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
23679
23680 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
23681   integer c; /* the code value found */
23682   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23683   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
23684     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23685     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return c;
23686   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
23687     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
23688       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
23689       return c;
23690     }
23691   }
23692   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
23693 @.Invalid code...@>
23694   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a")
23695        ("string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
23696   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
23697   return c;
23698 };
23699
23700 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23701 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) ;
23702
23703 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) { 
23704   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
23705     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
23706     if ( t==lig_tag ){ 
23707       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
23708       mp->label_char[mp->label_ptr]=c;
23709     }
23710   } else {
23711     @<Complain about a character tag conflict@>;
23712   }
23713 }
23714
23715 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
23716
23717   print_err("Character ");
23718   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,c);
23719   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
23720   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
23721   mp_print(mp, " is already ");
23722 @.Character c is already...@>
23723   switch (mp->char_tag[c]) {
23724   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
23725   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
23726   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
23727   } /* there are no other cases */
23728   help2("It's not legal to label a character more than once.")
23729     ("So I'll not change anything just now.");
23730   mp_put_get_error(mp); 
23731 }
23732
23733 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23734 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
23735
23736 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
23737   int c,cc; /* character codes */
23738   int k; /* index into the |kern| array */
23739   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
23740   switch (mp->cur_mod) {
23741   case char_list_code: 
23742     c=mp_get_code(mp);
23743      /* we will store a list of character successors */
23744     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
23745       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
23746     };
23747     break;
23748   case lig_table_code: 
23749     if (mp->lig_kern==NULL) 
23750        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
23751     if (mp->kern==NULL) 
23752        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23753     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
23754     break;
23755   case extensible_code: 
23756     @<Define an extensible recipe@>;
23757     break;
23758   case header_byte_code: 
23759   case font_dimen_code: 
23760     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
23761     mp_scan_expression(mp);
23762     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
23763       exp_err("Improper location");
23764 @.Improper location@>
23765       help2("I was looking for a known, positive number.")
23766        ("For safety's sake I'll ignore the present command.");
23767       mp_put_get_error(mp);
23768     } else  { 
23769       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23770       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
23771         mp_missing_err(mp, ":");
23772 @.Missing `:'@>
23773         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
23774         mp_back_error(mp);
23775       }
23776       if ( c==header_byte_code ) { 
23777         @<Store a list of header bytes@>;
23778       } else {     
23779         if (mp->param==NULL) 
23780           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23781         @<Store a list of font dimensions@>;
23782       }
23783     }
23784     break;
23785   } /* there are no other cases */
23786 };
23787
23788 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
23789
23790   mp->lk_started=false;
23791 CONTINUE: 
23792   mp_get_x_next(mp);
23793   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
23794     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
23795   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
23796   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
23797   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
23798     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
23799   }
23800   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
23801     @<Compile a ligature/kern command@>; 
23802   } else  { 
23803     print_err("Illegal ligtable step");
23804 @.Illegal ligtable step@>
23805     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
23806     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
23807     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
23808     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
23809   }
23810   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
23811   incr(mp->nl);
23812   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
23813   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
23814 }
23815 DONE:
23816
23817 @ @<Put each...@>=
23818 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
23819 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
23820 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
23821 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
23822 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
23823 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
23824 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
23825 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
23826 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
23827 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
23828 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
23829 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
23830 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
23831 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
23832 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
23833 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
23834 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
23835 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
23836
23837 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23838 case lig_kern_token: 
23839   switch (m) {
23840   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
23841   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
23842   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
23843   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
23844   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
23845   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
23846   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
23847   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
23848   default: mp_print(mp, "kern"); break;
23849   }
23850   break;
23851
23852 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
23853 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
23854 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
23855 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
23856 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
23857 distance to the prior skip.
23858
23859 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
23860
23861 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
23862   do {  
23863     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
23864     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23865   } while (mp->lll!=0)
23866 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
23867 @.Too far to skip@>
23868   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
23869   mp_error(mp); cancel_skips((A));
23870   }
23871
23872 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
23873
23874   c=mp_get_code(mp);
23875   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) { /* |skip_table[c]<<nl<=undefined_label| */
23876     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
23877   }
23878   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
23879   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
23880   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
23881 }
23882
23883 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
23884
23885   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
23886     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
23887     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
23888   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
23889     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
23890     do {  
23891       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
23892       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
23893         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
23894       }
23895       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23896     } while (mp->lll!=0);
23897   }
23898   goto CONTINUE;
23899 }
23900
23901 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
23902
23903   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
23904   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
23905     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
23906   } else { 
23907     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23908     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
23909       exp_err("Improper kern");
23910 @.Improper kern@>
23911       help2("The amount of kern should be a known numeric value.")
23912         ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23913       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23914     }
23915     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
23916     k=0; 
23917     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
23918     if ( k==mp->nk ) {
23919       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
23920       incr(mp->nk);
23921     }
23922     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
23923     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
23924   }
23925   mp->lk_started=true;
23926 }
23927
23928 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
23929   { mp_missing_err(mp, (A));
23930 @.Missing `\char`\#'@>
23931   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
23932   }
23933
23934 @<Define an extensible recipe@>=
23935
23936   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
23937   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
23938   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
23939   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23940   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23941   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23942   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23943   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23944   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23945   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23946   incr(mp->ne);
23947 }
23948
23949 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
23950
23951 @<Store a list of header bytes@>=
23952 do {  
23953   if ( j>=mp->header_size ) {
23954     int l = mp->header_size + (mp->header_size >> 2);
23955     char *t = xmalloc(l,sizeof(char));
23956     memset(t,0,l); 
23957     memcpy(t,mp->header_byte,mp->header_size);
23958     xfree (mp->header_byte);
23959     mp->header_byte = t;
23960     mp->header_size = l;
23961   }
23962   mp->header_byte[j]=mp_get_code(mp); 
23963   incr(j); incr(mp->header_last);
23964 } while (mp->cur_cmd==comma)
23965
23966 @ @<Store a list of font dimensions@>=
23967 do {  
23968   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
23969   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
23970   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23971   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
23972     exp_err("Improper font parameter");
23973 @.Improper font parameter@>
23974     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23975     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23976   }
23977   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
23978 } while (mp->cur_cmd==comma)
23979
23980 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
23981 All that remains is to output it in the correct format.
23982
23983 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
23984 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
23985 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
23986 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
23987 given values as little as possible.
23988
23989 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
23990 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
23991 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
23992
23993 The sorting operation is facilitated by having a special node of
23994 essentially infinite |value| at the end of the current list.
23995
23996 @<Initialize table entries...@>=
23997 value(inf_val)=fraction_four;
23998
23999 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24000 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24001 will start at |link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24002 list will be in increasing order of their |value| fields.
24003
24004 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24005 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24006 the proper place, if necessary.
24007
24008 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24009 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24010 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24011
24012 @d clear_the_list link(temp_head)=inf_val
24013
24014 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24015   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24016   p=temp_head;
24017   while (1) { 
24018     q=link(p);
24019     if ( v<=value(q) ) break;
24020     p=q;
24021   }
24022   if ( v<value(q) ) {
24023     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; link(r)=q; link(p)=r;
24024   }
24025   return link(p);
24026 }
24027
24028 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24029 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24030 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24031 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24032 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24033 such that the covering found by this algorithm would be different.
24034
24035 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24036 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24037 adjacent values.
24038
24039 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24040   pointer p; /* runs through the current list */
24041   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24042   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24043   m=0; p=link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24044   while ( p!=inf_val ){ 
24045     incr(m); l=value(p);
24046     do {  p=link(p); } while (value(p)<=l+d);
24047     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24048       mp->perturbation=value(p)-l;
24049   }
24050   return m;
24051 }
24052
24053 @ @<Glob...@>=
24054 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24055 integer excess; /* the list is this much too long */
24056
24057 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24058 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24059 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24060 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24061 been discovered.
24062
24063 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24064   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24065   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24066   if ( mp->excess<=0 ) {
24067     return 0;
24068   } else  { 
24069     do {  
24070       d=mp->perturbation;
24071     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24072     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24073       d=mp->perturbation;
24074     return d;
24075   }
24076 }
24077
24078 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24079 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24080 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24081 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24082 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24083 value of |skimp|.
24084
24085 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24086   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24087   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24088   scaled l; /* the least value in the current interval */
24089   scaled v; /* a compromise value */
24090   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24091   q=temp_head; m=0; p=link(temp_head);
24092   while ( p!=inf_val ) {
24093     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24094     if ( value(link(p))<=l+d ) {
24095       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24096     }
24097     q=p; p=link(p);
24098   }
24099   return m;
24100 }
24101
24102 @ @<Replace an interval...@>=
24103
24104   do {  
24105     p=link(p); info(p)=m;
24106     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24107   } while (value(link(p))<=l+d);
24108   v=l+halfp(value(p)-l);
24109   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24110     mp->perturbation=value(p)-v;
24111   r=q;
24112   do {  
24113     r=link(r); value(r)=v;
24114   } while (r!=p);
24115   link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24116 }
24117
24118 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24119 more than 1/16\thinspace pt.
24120
24121 @c void mp_tfm_warning (MP mp,small_number m) { 
24122   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24123   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24124 @.some charwds...@>
24125 @.some chardps...@>
24126 @.some charhts...@>
24127 @.some charics...@>
24128   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24129   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24130 }
24131
24132 @ Here's an example of how we use these routines.
24133 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24134 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24135 highly unusual.
24136
24137 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24138 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24139 lists of dimensions.
24140
24141 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24142 clear_the_list;
24143 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24144   if ( mp->char_exists[k] )
24145     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24146 }
24147 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=link(temp_head);
24148 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24149
24150 @ @<Glob...@>=
24151 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24152
24153 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24154 not only because their list length is more severely restricted, but
24155 also because zero values do not need to be put into the lists.
24156
24157 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24158 clear_the_list;
24159 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24160   if ( mp->char_exists[k] ) {
24161     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24162     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24163   }
24164 }
24165 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=link(temp_head);
24166 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24167 clear_the_list;
24168 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24169   if ( mp->char_exists[k] ) {
24170     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24171     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24172   }
24173 }
24174 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=link(temp_head);
24175 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24176 clear_the_list;
24177 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24178   if ( mp->char_exists[k] ) {
24179     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24180     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24181   }
24182 }
24183 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=link(temp_head);
24184 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24185
24186 @ @<Initialize table entries...@>=
24187 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24188
24189 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24190 some crazy reason for specifying them differently.
24191
24192 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24193 so a warning is printed instead.
24194
24195 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24196 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24197  < \\{three\_bytes}.$$
24198
24199 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24200
24201 @c 
24202 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24203   scaled d; /* the design size */
24204   d=mp->internal[mp_design_size];
24205   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24206     if ( d!=0 )
24207       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24208 @.illegal design size...@>
24209     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24210   }
24211   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24212     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24213      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24214      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24215      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24216      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24217   };
24218   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24219   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24220 }
24221
24222 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24223 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24224 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24225
24226 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24227   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24228     incr(mp->tfm_changed);
24229     if ( x>0 ) x=three_bytes-1; else x=1-three_bytes;
24230   } else {
24231     x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24232   }
24233   return x;
24234 }
24235
24236 @ @<Glob...@>=
24237 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24238 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24239
24240 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24241 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24242 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24243 @^check sum@>
24244
24245 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24246   eight_bits k; /* runs through character codes */
24247   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24248   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24249   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24250        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24251     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24252     mp->header_byte[0]=B1; mp->header_byte[1]=B2;
24253     mp->header_byte[2]=B3; mp->header_byte[3]=B4; 
24254     return;
24255   }
24256 }
24257
24258 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24259 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24260 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24261   if ( mp->char_exists[k] ) {
24262     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24263     B1=(B1+B1+x) % 255;
24264     B2=(B2+B2+x) % 253;
24265     B3=(B3+B3+x) % 251;
24266     B4=(B4+B4+x) % 247;
24267   }
24268 }
24269
24270 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24271 Here are some utility routines for this purpose.
24272
24273 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24274   unsigned char s=(A); 
24275   (mp->write_binary_file)(mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24276   } while (0)
24277
24278 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24279   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24280 }
24281 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24282   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24283   else { 
24284     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24285     x=x+010000000000;
24286     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24287   };
24288   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24289   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24290   tfm_out(x % 0400);
24291 }
24292 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24293   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24294   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24295 }
24296
24297 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24298 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24299 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24300 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24301   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24302 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24303 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24304 @<Output the character information bytes, then
24305   output the dimensions themselves@>;
24306 @<Output the ligature/kern program@>;
24307 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24308   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24309   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24310 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24311 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, '.');
24312 @.Font metrics written...@>
24313 (mp->close_file)(mp->tfm_file)
24314
24315 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24316 this code.
24317
24318 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24319 k=mp->header_last;
24320 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24321 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24322 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24323   left boundary label@>;
24324 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24325      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24326   /* this is the total number of file words that will be output */
24327 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24328 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24329 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24330 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24331 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24332 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24333   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24334 }
24335
24336 @ @<Output the character information bytes...@>=
24337 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24338   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24339     mp_tfm_four(mp, 0);
24340   } else { 
24341     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24342     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24343     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24344     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24345   };
24346 }
24347 mp->tfm_changed=0;
24348 for (k=1;k<=4;k++) { 
24349   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24350   while ( p!=inf_val ) {
24351     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=link(p);
24352   }
24353 }
24354
24355
24356 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24357 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24358 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24359 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24360 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24361 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24362
24363 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24364 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24365 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24366   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24367 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24368 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24369 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24370   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24371   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24372   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24373   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24374   }
24375
24376 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24377 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24378 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24379   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24380   do {  
24381     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24382     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24383        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24384     }
24385     incr(lk_offset); decr(k);
24386   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24387     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24388 };
24389 if ( lk_offset>0 ) {
24390   while ( k>0 ) {
24391     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24392      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24393     decr(k);
24394   }
24395 }
24396
24397 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24398 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24399   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24400      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24401 @.local label l:: was missing@>
24402     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24403   }
24404 }
24405 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24406   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24407 } else {
24408   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24409     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24410     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24411     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24412     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24413     do {  
24414       decr(mp->label_ptr);
24415     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24416   }
24417 }
24418 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24419 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24420
24421 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24422 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24423   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24424 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24425   if ( k==1 ) {
24426     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24427       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24428     } else  { 
24429       incr(mp->tfm_changed);
24430       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24431       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24432     }
24433   } else {
24434     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24435   }
24436 }
24437 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24438   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24439 @.a font metric dimension...@>
24440   else  { 
24441     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24442 @.font metric dimensions...@>
24443     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24444   }
24445   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24446 }
24447
24448 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24449
24450   char s[200];
24451   wlog_ln(" ");
24452   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24453   snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24454                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24455   wlog_ln(s);
24456 }
24457
24458 @* \[43] Reading font metric data.
24459
24460 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24461 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24462 well as write them.
24463
24464 @<Glob...@>=
24465 void * tfm_infile;
24466
24467 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24468 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24469 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24470 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24471 set to |max_str_ref|.
24472
24473 @<Types...@>=
24474 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24475
24476 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24477 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24478 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24479
24480 @<Glob...@>=
24481 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24482 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24483 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24484 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24485 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24486 int         next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24487 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24488 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24489 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24490 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24491 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24492 eight_bits  *font_bc;
24493 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24494 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24495 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24496 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24497 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24498 pointer     *font_sizes;
24499
24500 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24501 mp->font_mem_size = 10000; 
24502 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24503 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24504 mp->font_enc_name = NULL;
24505 mp->font_ps_name_fixed = NULL;
24506 mp->font_dsize = NULL;
24507 mp->font_name = NULL;
24508 mp->font_ps_name = NULL;
24509 mp->font_bc = NULL;
24510 mp->font_ec = NULL;
24511 mp->last_fnum = null_font;
24512 mp->char_base = NULL;
24513 mp->width_base = NULL;
24514 mp->height_base = NULL;
24515 mp->depth_base = NULL;
24516 mp->font_sizes = null;
24517
24518 @ @<Dealloc variables@>=
24519 xfree(mp->font_info);
24520 xfree(mp->font_enc_name);
24521 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24522 xfree(mp->font_dsize);
24523 xfree(mp->font_name);
24524 xfree(mp->font_ps_name);
24525 xfree(mp->font_bc);
24526 xfree(mp->font_ec);
24527 xfree(mp->char_base);
24528 xfree(mp->width_base);
24529 xfree(mp->height_base);
24530 xfree(mp->depth_base);
24531 xfree(mp->font_sizes);
24532
24533
24534 @c 
24535 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24536   font_number f;
24537   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24538   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24539   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24540   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24541   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24542   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24543   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24544   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24545   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24546   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24547   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24548   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24549   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24550     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24551     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24552     mp->font_name[f]=NULL;
24553     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24554     mp->font_sizes[f]=null;
24555   }
24556   mp->font_max = l;
24557 }
24558
24559 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24560 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24561
24562
24563 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24564 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24565 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24566 wasting a lot of space.
24567
24568 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24569
24570 @<Set initial...@>=
24571 mp->font_dsize[null_font]=0;
24572 mp->font_bc[null_font]=1;
24573 mp->font_ec[null_font]=0;
24574 mp->char_base[null_font]=0;
24575 mp->width_base[null_font]=0;
24576 mp->height_base[null_font]=0;
24577 mp->depth_base[null_font]=0;
24578 mp->next_fmem=0;
24579 mp->last_fnum=null_font;
24580 mp->last_ps_fnum=null_font;
24581 mp->font_name[null_font]="nullfont";
24582 mp->font_ps_name[null_font]="";
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]=fname;
24634     mp->font_name[n]=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       return n;
24792   }
24793   return mp_read_font_info(mp, f);
24794 }
24795
24796 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
24797 operator that gets the design size for a given font name.
24798
24799 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
24800 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
24801
24802 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
24803 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
24804 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
24805
24806 @<Declare text measuring subroutines@>=
24807 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
24808   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
24809     mp_begin_diagnostic(mp);
24810     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
24811     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
24812 @.Missing character@>
24813     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
24814     mp_print(mp, " in font ");
24815     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, '!'); 
24816     mp_end_diagnostic(mp, false);
24817   }
24818 }
24819
24820 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
24821 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
24822 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
24823
24824 @<Declare text measuring subroutines@>=
24825 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
24826   font_number f; /* |font_n(p)| */
24827   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
24828   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
24829   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
24830   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
24831   width_val(p)=0;
24832   height_val(p)=-el_gordo;
24833   depth_val(p)=-el_gordo;
24834   f=font_n(p);
24835   bc=mp->font_bc[f];
24836   ec=mp->font_ec[f];
24837   kk=str_stop(text_p(p));
24838   k=mp->str_start[text_p(p)];
24839   while ( k<kk ) {
24840     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
24841   }
24842   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
24843 }
24844
24845 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
24846
24847   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
24848     mp_lost_warning(mp, f,k);
24849   } else { 
24850     cc=char_info(f)(mp->str_pool[k]);
24851     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
24852       mp_lost_warning(mp, f,k);
24853     } else { 
24854       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f)(cc);
24855       h=char_height(f)(cc);
24856       d=char_depth(f)(cc);
24857       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
24858       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
24859     }
24860   }
24861   incr(k);
24862 }
24863
24864 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
24865 overflow.
24866
24867 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
24868 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
24869   height_val(p)=0;
24870   depth_val(p)=0;
24871 }
24872
24873 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
24874
24875 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24876 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
24877 void mp_do_mapline (MP mp) ;
24878
24879 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
24880   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24881   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24882     @<Complain about improper map operation@>;
24883   } else {
24884     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
24885   }
24886 }
24887 void mp_do_mapline (MP mp) { 
24888   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24889   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24890      @<Complain about improper map operation@>;
24891   } else { 
24892      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
24893   }
24894 }
24895
24896 @ @<Complain about improper map operation@>=
24897
24898   exp_err("Unsuitable expression");
24899   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
24900   mp_put_get_error(mp);
24901 }
24902
24903 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
24904 accurary.
24905
24906 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
24907
24908 @<Glob...@>=
24909 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
24910 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
24911 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
24912 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
24913 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
24914
24915 @ @<Set init...@>=
24916 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
24917 mp->one_hundred_bp = 6578176;
24918 mp->one_hundred_inch = 473628672;
24919 mp->ten_pow[0] = 1;
24920 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
24921   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
24922 }
24923
24924 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
24925
24926 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
24927   scaled q,r;
24928   integer sign,i;
24929   sign = 1;
24930   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
24931   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
24932   if ( m == 0 )
24933     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
24934   else if ( m >= (max_integer / 10) )
24935     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
24936   q = s / m;
24937   r = s % m;
24938   for (i = 1;i<=dd;i++) {
24939     q = 10*q + (10*r) / m;
24940     r = (10*r) % m;
24941   }
24942   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
24943   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
24944   return (sign*q);
24945 }
24946
24947 @* \[44] Shipping pictures out.
24948 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
24949 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
24950 description of an edge structure.
24951
24952 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
24953 file named according to the current \&{charcode}.
24954 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
24955
24956 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
24957 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
24958 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
24959
24960 @<Internal library declarations@>=
24961 void mp_open_output_file (MP mp) ;
24962
24963 @ @c void mp_open_output_file (MP mp) {
24964   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
24965   int old_setting; /* previous |selector| setting */
24966   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
24967   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
24968   integer f,g=0; /* field widths */
24969   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24970   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
24971   if ( mp->filename_template==0 ) {
24972     char *s; /* a file extension derived from |c| */
24973     if ( c<0 ) 
24974       s=xstrdup(".ps");
24975     else 
24976       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
24977     mp_pack_job_name(mp, s);
24978     xfree(s);
24979     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
24980       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",s);
24981   } else { /* initializations */
24982     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
24983     old_setting=mp->selector; 
24984     mp->selector=new_string;
24985     f = 0;
24986     i = mp->str_start[mp->filename_template];
24987     n = rts(""); /* initialize */
24988     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24989        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
24990       CONTINUE:
24991         incr(i);
24992         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24993           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
24994             mp_print(mp, mp->job_name);
24995           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
24996              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
24997              print_with_leading_zeroes(cc);
24998           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
24999              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25000              print_with_leading_zeroes(cc);
25001           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25002              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25003              print_with_leading_zeroes(cc);
25004           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25005              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25006              print_with_leading_zeroes(cc);
25007           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25008              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25009              print_with_leading_zeroes(cc);
25010           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25011             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25012             else print_with_leading_zeroes(c);
25013           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25014                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25015             if ( (f<10)  )
25016               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25017             goto CONTINUE;
25018           } else {
25019             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25020           }
25021         }
25022       } else {
25023         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25024           if (length(n)==0)
25025             n = mp_make_string(mp);
25026         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25027       };
25028       incr(i);
25029     };
25030     s = mp_make_string(mp);
25031     mp->selector= old_setting;
25032     if (length(n)==0) {
25033        n=s;
25034        s=rts("");
25035     };
25036     mp_pack_file_name(mp, str(n),"",str(s));
25037     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25038       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",str(s));
25039     delete_str_ref(n);
25040     delete_str_ref(s);
25041   }
25042   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25043   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25044 }
25045
25046 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25047 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25048 @^system dependencies@>
25049
25050 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25051
25052   s = xmalloc(7,1);
25053   snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25054 }
25055
25056 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25057 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25058 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25059 creation.
25060 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25061
25062 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25063 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25064   mp->first_output_code=c;
25065   xfree(mp->first_file_name);
25066   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25067 }
25068 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25069   mp->last_output_code=c;
25070   xfree(mp->last_file_name);
25071   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25072 }
25073
25074 @ @<Glob...@>=
25075 char * first_file_name;
25076 char * last_file_name; /* full file names */
25077 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25078 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25079 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25080
25081 @ @<Set init...@>=
25082 mp->first_file_name=xstrdup("");
25083 mp->last_file_name=xstrdup("");
25084 mp->first_output_code=32768;
25085 mp->last_output_code=-32768;
25086 mp->total_shipped=0;
25087
25088 @ @<Dealloc variables@>=
25089 xfree(mp->first_file_name);
25090 xfree(mp->last_file_name);
25091
25092 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25093 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25094 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
25095 mp_print_char(mp, '[');
25096 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25097
25098 @ @<End progress report@>=
25099 mp_print_char(mp, ']');
25100 update_terminal;
25101 incr(mp->total_shipped)
25102
25103 @ @<Explain what output files were written@>=
25104 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25105   mp_print_nl(mp, "");
25106   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25107   mp_print(mp, " output file");
25108   if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, 's');
25109   mp_print(mp, " written: ");
25110   mp_print(mp, mp->first_file_name);
25111   if ( mp->total_shipped>1 ) {
25112     if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25113          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25114       mp_print_ln(mp);
25115     mp_print(mp, " .. ");
25116     mp_print(mp, mp->last_file_name);
25117   }
25118 }
25119
25120 @ @<Internal library declarations@>=
25121 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25122
25123 @ @c 
25124 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25125   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25126 }
25127
25128 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25129 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25130
25131 @<Glob...@>=
25132 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25133
25134 @ @<Set init...@>=
25135 mp->last_pending=spec_head;
25136
25137 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25138 case special_command: 
25139   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25140   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25141   mp_do_mapline(mp);
25142   break;
25143
25144 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25145 void mp_do_special (MP mp) ;
25146
25147 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25148   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25149   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25150     @<Complain about improper special operation@>;
25151   } else { 
25152     link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25153     mp->last_pending=link(mp->last_pending);
25154     link(mp->last_pending)=null;
25155   }
25156 }
25157
25158 @ @<Complain about improper special operation@>=
25159
25160   exp_err("Unsuitable expression");
25161   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25162   mp_put_get_error(mp);
25163 }
25164
25165 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25166
25167 @<Graphical object codes@>=
25168 mp_special_code=8, 
25169
25170 @ @<Export pending specials@>=
25171 p=link(spec_head);
25172 while ( p!=null ) {
25173   hq = mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);
25174   gr_pre_script(hq)  = str(value(p));
25175   if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else gr_link(hp) = hq;
25176   hp = hq;
25177   p=link(p);
25178 }
25179 mp_flush_token_list(mp, link(spec_head));
25180 link(spec_head)=null;
25181 mp->last_pending=spec_head
25182
25183 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25184 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25185
25186 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25187 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25188
25189 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25190
25191 @c
25192 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25193   pointer p; /* the current graphical object */
25194   integer t; /* a temporary value */
25195   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25196   struct mp_graphic_object *hp; /* the current graphical object */
25197   struct mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25198   mp_set_bbox(mp, h, true);
25199   hh = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_edge_object));
25200   hh->body = NULL;
25201   hh->_minx = minx_val(h);
25202   hh->_miny = miny_val(h);
25203   hh->_maxx = maxx_val(h);
25204   hh->_maxy = maxy_val(h);
25205   @<Export pending specials@>;
25206   p=link(dummy_loc(h));
25207   while ( p!=null ) { 
25208     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25209     switch (type(p)) {
25210     case mp_fill_code:
25211       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25212       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25213           gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25214       } else {
25215         pointer pc, pp;
25216         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25217         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25218         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25219         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25220         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25221         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25222         gr_htap_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25223         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25224       }
25225       @<Export object color@>;
25226       @<Export object scripts@>;
25227       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25228       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25229       break;
25230     case mp_stroked_code:
25231       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25232       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25233               gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25234       } else {
25235         pointer pc;
25236         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25237         t=lcap_val(p);
25238         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25239           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25240           right_type(pc)=mp_endpoint;
25241           pc=link(pc);
25242           t=1;
25243         }
25244         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25245         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25246         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25247       }
25248       @<Export object color@>;
25249       @<Export object scripts@>;
25250       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25251       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25252       gr_lcap_val(hq)     = lcap_val(p);
25253       gr_dash_scale(hq)   = dash_scale(p);
25254       gr_dash_p(hq)       = mp_export_dashes(mp,dash_p(p));
25255       break;
25256     case mp_text_code:
25257       gr_text_p(hq)       = str(text_p(p));
25258       gr_font_n(hq)       = font_n(p);
25259       @<Export object color@>;
25260       @<Export object scripts@>;
25261       gr_width_val(hq)    = width_val(p);
25262       gr_height_val(hq)   = height_val(p);
25263       gr_depth_val(hq)    = depth_val(p);
25264       gr_tx_val(hq)       = tx_val(p);
25265       gr_ty_val(hq)       = ty_val(p);
25266       gr_txx_val(hq)      = txx_val(p);
25267       gr_txy_val(hq)      = txy_val(p);
25268       gr_tyx_val(hq)      = tyx_val(p);
25269       gr_tyy_val(hq)      = tyy_val(p);
25270       break;
25271     case mp_start_clip_code: 
25272     case mp_start_bounds_code:
25273       gr_path_p(hq) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25274       break;
25275     case mp_stop_clip_code: 
25276     case mp_stop_bounds_code:
25277       /* nothing to do here */
25278       break;
25279     } 
25280     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25281     hp = hq;
25282     p=link(p);
25283   }
25284   return hh;
25285 }
25286
25287 @ This function is now nearly trivial.
25288
25289 @c
25290 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25291   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25292   hh = mp_gr_export(mp,h);
25293   mp_gr_ship_out (mp, hh);
25294   mp_xfree(hh);
25295   @<End progress report@>;
25296   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25297    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25298 }
25299
25300
25301 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25302
25303 @<Export object color@>=
25304 gr_color_model(hq)  = color_model(p);
25305 gr_cyan_val(hq)     = cyan_val(p);
25306 gr_magenta_val(hq)  = magenta_val(p);
25307 gr_yellow_val(hq)   = yellow_val(p);
25308 gr_black_val(hq)    = black_val(p);
25309 gr_red_val(hq)      = red_val(p);
25310 gr_green_val(hq)    = green_val(p);
25311 gr_blue_val(hq)     = blue_val(p);
25312 gr_grey_val(hq)     = grey_val(p)
25313
25314
25315 @ @<Export object scripts@>=
25316 if (pre_script(p)!=null)
25317   gr_pre_script(hq)   = str(pre_script(p));
25318 if (post_script(p)!=null)
25319   gr_post_script(hq)  = str(post_script(p));
25320
25321 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25322 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25323
25324 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25325
25326   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25327   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25328   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25329   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25330 }
25331
25332 @ @<Glob...@>=
25333 psout_data ps;
25334
25335 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25336 mp_backend_initialize(mp);
25337
25338 @ @<Dealloc...@>=
25339 mp_backend_free(mp);
25340
25341
25342 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25343 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25344 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25345 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25346 memory at high speed. The present section of the program takes
25347 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25348 the processes of storing and restoring,
25349 so that the inverse relation between them is clear.
25350 @.INIMP@>
25351
25352 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25353 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25354 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25355 for example, `\.{(mem=plain 90.4.14)}', showing the year,
25356 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25357 before \MP's tables are loaded.
25358
25359 @<Glob...@>=
25360 char * mem_ident;
25361
25362 @ @<Set init...@>=
25363 mp->mem_ident=NULL;
25364
25365 @ @<Initialize table entries...@>=
25366 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25367
25368 @ @<Declare act...@>=
25369 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25370
25371 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25372   integer k;  /* all-purpose index */
25373   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25374   integer x; /* something to dump */
25375   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25376   memory_word WW;
25377   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25378     and inform the user that dumping has begun@>;
25379   @<Dump constants for consistency check@>;
25380   @<Dump the string pool@>;
25381   @<Dump the dynamic memory@>;
25382   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25383   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25384   @<Close the mem file@>;
25385 }
25386
25387 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25388 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25389 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25390
25391 @d off_base 6666 /* go here if the mem file is unacceptable */
25392 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25393   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25394 @.Must increase the x@>
25395   goto OFF_BASE;
25396   }
25397
25398 @c 
25399 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25400   integer k; /* all-purpose index */
25401   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25402   integer x; /* something undumped */
25403   str_number s; /* some temporary string */
25404   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25405   memory_word WW;
25406   @<Undump constants for consistency check@>;
25407   @<Undump the string pool@>;
25408   @<Undump the dynamic memory@>;
25409   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25410   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25411   return true; /* it worked! */
25412 OFF_BASE: 
25413   wake_up_terminal;
25414   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25415 @.Fatal mem file error@>
25416    return false;
25417 }
25418
25419 @ @<Declarations@>=
25420 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25421
25422 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25423 macros to dump words of different types:
25424
25425 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25426 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25427 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25428 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25429 @d dump_string(A) { dump_int(strlen(A)+1);
25430                     (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25431
25432 @<Glob...@>=
25433 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25434
25435 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25436 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25437 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25438
25439 @d mgeti(A) do {
25440   size_t wanted = sizeof(A);
25441   void *A_ptr = &A;
25442   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25443   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25444 } while (0)
25445
25446 @d mgetw(A) do {
25447   size_t wanted = sizeof(A);
25448   void *A_ptr = &A;
25449   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25450   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25451 } while (0)
25452
25453 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25454 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25455 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25456 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25457 @d undump_strings(A,B,C) { 
25458    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25459 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25460 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25461                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25462                           if (x>(B)) { too_small((C)); } else { D=x;} }
25463 @d undump_string(A) do { 
25464   size_t wanted; 
25465   integer XX=0; 
25466   undump_int(XX);
25467   wanted = XX;
25468   A = xmalloc(XX,sizeof(char));
25469   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,(void **)&A,&wanted);
25470   if (wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25471 } while (0)
25472
25473 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25474 dump/undump macros.
25475
25476 @<Dump constants for consistency check@>=
25477 dump_int(mp->mem_top);
25478 dump_int(mp->hash_size);
25479 dump_int(mp->hash_prime)
25480 dump_int(mp->param_size);
25481 dump_int(mp->max_in_open);
25482
25483 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25484 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
25485 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
25486 @.WEB@>
25487 @^string pool@>
25488
25489 @<Undump constants for consistency check@>=
25490 undump_int(x); mp->mem_top = x;
25491 undump_int(x); if (mp->hash_size != x) goto OFF_BASE;
25492 undump_int(x); if (mp->hash_prime != x) goto OFF_BASE;
25493 undump_int(x); if (mp->param_size != x) goto OFF_BASE;
25494 undump_int(x); if (mp->max_in_open != x) goto OFF_BASE
25495
25496 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
25497
25498 @d dump_four_ASCII 
25499   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
25500   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
25501   dump_qqqq(w)
25502
25503 @<Dump the string pool@>=
25504 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
25505 dump_int(mp->pool_ptr);
25506 dump_int(mp->max_str_ptr);
25507 dump_int(mp->str_ptr);
25508 k=0;
25509 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
25510   incr(k);
25511 dump_int(k);
25512 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
25513   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
25514 }
25515 k=0;
25516 while (1)  { 
25517   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
25518   if ( k==mp->str_ptr ) {
25519     break;
25520   } else { 
25521     k=mp->next_str[k]; 
25522   }
25523 };
25524 k=0;
25525 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
25526   dump_four_ASCII; k=k+4; 
25527 }
25528 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
25529 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
25530 mp_print(mp, " strings of total length ");
25531 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
25532
25533 @ @d undump_four_ASCII 
25534   undump_qqqq(w);
25535   mp->str_pool[k]=qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=qo(w.b1);
25536   mp->str_pool[k+2]=qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=qo(w.b3)
25537
25538 @<Undump the string pool@>=
25539 undump_int(mp->pool_ptr);
25540 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
25541 undump_int(mp->max_str_ptr);
25542 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
25543 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
25544 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
25545 for (k=0;k<=s-1;k++) 
25546   mp->next_str[k]=k+1;
25547 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
25548   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
25549 mp->fixed_str_use=0;
25550 k=0;
25551 while (1) { 
25552   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
25553   if ( k==mp->str_ptr ) break;
25554   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
25555   incr(mp->fixed_str_use);
25556   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
25557 }
25558 k=0;
25559 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
25560   undump_four_ASCII; k=k+4;
25561 }
25562 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
25563 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25564 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25565 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
25566 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
25567 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
25568 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
25569
25570 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
25571 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
25572 of the dynamic memory.
25573
25574 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
25575 information even when it has not been gathering statistics.
25576
25577 @<Dump the dynamic memory@>=
25578 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
25579 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
25580 p=0; q=mp->rover; x=0;
25581 do {  
25582   for (k=p;k<= q+1;k++) 
25583     dump_wd(mp->mem[k]);
25584   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
25585   p=q+node_size(q); q=rlink(q);
25586 } while (q!=mp->rover);
25587 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
25588 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25589 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
25590   dump_wd(mp->mem[k]);
25591 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
25592 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
25593 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
25594   dump_wd(mp->mem[k]);
25595 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25596 p=mp->avail;
25597 while ( p!=null ) { 
25598   decr(mp->dyn_used); p=link(p);
25599 }
25600 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
25601 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
25602 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
25603 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
25604
25605 @ @<Undump the dynamic memory@>=
25606 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
25607 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
25608 p=0; q=mp->rover;
25609 do {  
25610   for (k=p;k<= q+1; k++) 
25611     undump_wd(mp->mem[k]);
25612   p=q+node_size(q);
25613   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rlink(q))&&(rlink(q)!=mp->rover)) ) 
25614     goto OFF_BASE;
25615   q=rlink(q);
25616 } while (q!=mp->rover);
25617 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
25618   undump_wd(mp->mem[k]);
25619 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
25620 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
25621 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
25622   undump_wd(mp->mem[k]);
25623 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
25624
25625 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
25626 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
25627 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
25628 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
25629
25630 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
25631 dump_int(mp->hash_used); 
25632 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
25633 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
25634   if ( text(p)!=0 ) {
25635      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
25636   }
25637 }
25638 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
25639   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
25640 }
25641 dump_int(mp->st_count);
25642 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
25643
25644 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
25645 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
25646 p=0;
25647 do {  
25648   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
25649   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25650 } while (p!=mp->hash_used);
25651 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
25652   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25653 }
25654 undump_int(mp->st_count)
25655
25656 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
25657 to prevent them appearing again.
25658
25659 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
25660 dump_int(mp->max_internal);
25661 dump_int(mp->int_ptr);
25662 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
25663   dump_int(mp->internal[k]); 
25664   dump_string(mp->int_name[k]);
25665 }
25666 dump_int(mp->start_sym); 
25667 dump_int(mp->interaction); 
25668 dump_string(mp->mem_ident);
25669 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
25670 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
25671
25672 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
25673 undump_int(x);
25674 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
25675 undump_int(mp->int_ptr);
25676 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
25677   undump_int(mp->internal[k]);
25678   undump_string(mp->int_name[k]);
25679 }
25680 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
25681 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
25682   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
25683 } else {
25684   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
25685 }
25686 undump_string(mp->mem_ident);
25687 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
25688 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
25689 undump_int(mp->serial_no);
25690 undump_int(x); 
25691 if (x!=69073) goto OFF_BASE
25692
25693 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
25694
25695   xfree(mp->mem_ident);
25696   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
25697   snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %i.%i.%i)", 
25698            mp->job_name,
25699            (int)(mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]) % 100),
25700            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
25701            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
25702   mp_pack_job_name(mp, mem_extension);
25703   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
25704     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", mem_extension);
25705   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
25706 @.Beginning to dump...@>
25707   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
25708   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
25709 }
25710
25711 @ @<Dealloc variables@>=
25712 xfree(mp->mem_ident);
25713
25714 @ @<Close the mem file@>=
25715 (mp->close_file)(mp->mem_file)
25716
25717 @* \[46] The main program.
25718 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
25719 written.
25720
25721 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
25722 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
25723 have been forgotten.
25724
25725 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>;
25726 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>;
25727 @<Last-minute procedures@>
25728
25729 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
25730 @.INIMP@>
25731 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
25732 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
25733 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
25734 @.VIRMP@>
25735 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
25736 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
25737 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
25738 |primitive|, etc.
25739
25740 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
25741 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
25742 not only avoid the loading routine for \PASCAL\ object code, they also have
25743 a mem file pre-loaded. 
25744
25745 @<Glob...@>=
25746 boolean ini_version; /* are we iniMP? */
25747
25748 @ @<Option variables@>=
25749 int ini_version; /* are we iniMP? */
25750
25751 @ @<Set |ini_version|@>=
25752 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
25753
25754 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
25755 local operating system. The code here might come into play after a fatal
25756 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
25757 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
25758 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
25759 might lead to an infinite loop.
25760 @^system dependencies@>
25761
25762 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
25763
25764 @<Last-minute...@>=
25765 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
25766   integer k; /* all-purpose index */
25767   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
25768   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
25769   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
25770   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
25771   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
25772     @<Output statistics about this job@>;
25773   wake_up_terminal; 
25774   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
25775   @<Explain what output files were written@>;
25776   if ( mp->log_opened ){ 
25777     wlog_cr;
25778     (mp->close_file)(mp->log_file); 
25779     mp->selector=mp->selector-2;
25780     if ( mp->selector==term_only ) {
25781       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
25782 @.Transcript written...@>
25783       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, '.');
25784     }
25785   }
25786   mp_print_ln(mp);
25787 }
25788
25789 @ @<Declarations@>=
25790 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
25791
25792 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
25793 if (mp->rd_fname!=NULL) {
25794   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
25795     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25796       (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25797    }
25798  }
25799 }
25800 if (mp->wr_fname!=NULL) {
25801   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
25802     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25803      (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25804     }
25805   }
25806 }
25807
25808 @ @<Dealloc ...@>=
25809 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
25810   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25811     (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25812     mp_xfree(mp->rd_fname[k]); 
25813   }
25814 }
25815 mp_xfree(mp->rd_file);
25816 mp_xfree(mp->rd_fname);
25817 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
25818   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25819     (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25820     mp_xfree(mp->wr_fname[k]); 
25821   }
25822 }
25823 mp_xfree(mp->wr_file);
25824 mp_xfree(mp->wr_fname);
25825
25826
25827 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
25828
25829 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
25830 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
25831 has already been exceeded.
25832
25833 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
25834 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
25835   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
25836   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
25837   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
25838   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
25839   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
25840   @<Finish the \.{TFM} file@>;
25841 }
25842
25843 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
25844 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
25845 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
25846 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
25847 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
25848 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
25849
25850 @ The present section goes directly to the log file instead of using
25851 |print| commands, because there's no need for these strings to take
25852 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
25853
25854 @<Output statistics...@>=
25855 if ( mp->log_opened ) { 
25856   char s[128];
25857   wlog_ln(" ");
25858   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
25859 @.Here is how much...@>
25860   snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
25861           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
25862           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
25863   wlog_ln(s);
25864   snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
25865            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
25866            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
25867   wlog_ln(s);
25868   snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
25869            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
25870            (int)mp->mem_end+1);
25871   wlog_ln(s);
25872   snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
25873   wlog_ln(s);
25874   snprintf(s,128," %ii, %in, %ip, %ib stack positions out of %ii, %in, %ip, %ib",
25875            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
25876            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
25877            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
25878   wlog_ln(s);
25879   snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
25880           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
25881   wlog_ln(s);
25882 }
25883
25884 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
25885 been scanned.
25886
25887 @<Last-minute...@>=
25888 void mp_final_cleanup (MP mp) {
25889   small_number c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
25890   c=mp->cur_mod;
25891   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25892   while ( mp->input_ptr>0 ) {
25893     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
25894     else  mp_end_file_reading(mp);
25895   }
25896   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
25897   while ( mp->open_parens>0 ) { 
25898     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
25899   };
25900   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
25901     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
25902 @.end occurred...@>
25903     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
25904     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
25905     if ( mp->if_line!=0 ) {
25906       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
25907     }
25908     mp_print(mp, " was incomplete)");
25909     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
25910     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=link(mp->cond_ptr);
25911   }
25912   if ( mp->history!=mp_spotless )
25913     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
25914       if ( mp->selector==term_and_log ) {
25915     mp->selector=term_only;
25916     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
25917 @.see the transcript file...@>
25918     mp->selector=term_and_log;
25919   }
25920   if ( c==1 ) {
25921     if (mp->ini_version) {
25922       mp_store_mem_file(mp); return;
25923     }
25924     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
25925 @.dump...only by INIMP@>
25926   }
25927 }
25928
25929 @ @<Declarations@>=
25930 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
25931 void mp_init_prim (MP mp) ;
25932 void mp_init_tab (MP mp) ;
25933
25934 @ @<Last-minute...@>=
25935 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
25936   @<Put each...@>;
25937 }
25938 @#
25939 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
25940   integer k; /* all-purpose index */
25941   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
25942 }
25943
25944
25945 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
25946 the strings might not even be present. Thus we must proceed cautiously to get
25947 bootstrapped in.
25948
25949 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
25950 |main_control| routine to do its work.
25951
25952 @<Get the first line...@>=
25953
25954   @<Initialize the input routines@>;
25955   if ( (mp->mem_ident==NULL)||(mp->buffer[loc]=='&') ) {
25956     if ( mp->mem_ident!=NULL ) {
25957       mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
25958     }
25959     if ( ! mp_open_mem_file(mp) ) return mp_fatal_error_stop;
25960     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
25961       (mp->close_file)(mp->mem_file); 
25962       return mp_fatal_error_stop;
25963     }
25964     (mp->close_file)( mp->mem_file);
25965     while ( (loc<limit)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) incr(loc);
25966   }
25967   mp->buffer[limit]='%';
25968   mp_fix_date_and_time(mp);
25969   if (mp->random_seed==0)
25970     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
25971   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
25972   @<Initialize the print |selector|...@>;
25973   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
25974     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
25975 }
25976
25977 @ @<Run inimpost commands@>=
25978 {
25979   mp_get_strings_started(mp);
25980   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
25981   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
25982   mp->init_str_use=mp->str_ptr; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25983   mp->max_str_ptr=mp->str_ptr; mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25984   mp_fix_date_and_time(mp);
25985 }
25986
25987
25988 @* \[47] Debugging.
25989 Once \MP\ is working, you should be able to diagnose most errors with
25990 the \.{show} commands and other diagnostic features. But for the initial
25991 stages of debugging, and for the revelation of really deep mysteries, you
25992 can compile \MP\ with a few more aids, including the \PASCAL\ runtime
25993 checks and its debugger. An additional routine called |debug_help|
25994 will also come into play when you type `\.D' after an error message;
25995 |debug_help| also occurs just before a fatal error causes \MP\ to succumb.
25996 @^debugging@>
25997 @^system dependencies@>
25998
25999 The interface to |debug_help| is primitive, but it is good enough when used
26000 with a \PASCAL\ debugger that allows you to set breakpoints and to read
26001 variables and change their values. After getting the prompt `\.{debug \#}', you
26002 type either a negative number (this exits |debug_help|), or zero (this
26003 goes to a location where you can set a breakpoint, thereby entering into
26004 dialog with the \PASCAL\ debugger), or a positive number |m| followed by
26005 an argument |n|. The meaning of |m| and |n| will be clear from the
26006 program below. (If |m=13|, there is an additional argument, |l|.)
26007 @.debug \#@>
26008
26009 @<Last-minute...@>=
26010 void mp_debug_help (MP mp) { /* routine to display various things */
26011   integer k;
26012   int l,m,n;
26013   char *aline;
26014   size_t len;
26015   while (1) { 
26016     wake_up_terminal;
26017     mp_print_nl(mp, "debug # (-1 to exit):"); update_terminal;
26018 @.debug \#@>
26019     m = 0;
26020     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26021     if (len) { sscanf(aline,"%i",&m); xfree(aline); }
26022     if ( m<=0 )
26023       return;
26024     n = 0 ;
26025     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26026     if (len) { sscanf(aline,"%i",&n); xfree(aline); }
26027     switch (m) {
26028     @<Numbered cases for |debug_help|@>;
26029     default: mp_print(mp, "?"); break;
26030     }
26031   }
26032 }
26033
26034 @ @<Numbered cases...@>=
26035 case 1: mp_print_word(mp, mp->mem[n]); /* display |mem[n]| in all forms */
26036   break;
26037 case 2: mp_print_int(mp, info(n));
26038   break;
26039 case 3: mp_print_int(mp, link(n));
26040   break;
26041 case 4: mp_print_int(mp, eq_type(n)); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_int(mp, equiv(n));
26042   break;
26043 case 5: mp_print_variable_name(mp, n);
26044   break;
26045 case 6: mp_print_int(mp, mp->internal[n]);
26046   break;
26047 case 7: mp_do_show_dependencies(mp);
26048   break;
26049 case 9: mp_show_token_list(mp, n,null,100000,0);
26050   break;
26051 case 10: mp_print_str(mp, n);
26052   break;
26053 case 11: mp_check_mem(mp, n>0); /* check wellformedness; print new busy locations if |n>0| */
26054   break;
26055 case 12: mp_search_mem(mp, n); /* look for pointers to |n| */
26056   break;
26057 case 13: 
26058   l = 0;  
26059   aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26060   if (len) { sscanf(aline,"%i",&l); xfree(aline); }
26061   mp_print_cmd_mod(mp, n,l); 
26062   break;
26063 case 14: for (k=0;k<=n;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
26064   break;
26065 case 15: mp->panicking=! mp->panicking;
26066   break;
26067
26068
26069 @ Saving the filename template
26070
26071 @<Save the filename template@>=
26072
26073   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26074   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26075   else { 
26076     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26077   }
26078 }
26079
26080 @* \[48] System-dependent changes.
26081 This section should be replaced, if necessary, by any special
26082 modification of the program
26083 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26084 It is usually best to design your change file so that all changes to
26085 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26086 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26087 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26088 itself will get a new section number.
26089 @^system dependencies@>
26090
26091 @* \[49] Index.
26092 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26093 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26094 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26095 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26096 page numbers.}
26097
26098 This index also lists error messages and other aspects of the program
26099 that you might want to look up some day. For example, the entry
26100 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26101 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26102 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26103 under ``this can't happen''.
26104 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26105 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.