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[lilypond.git] / Documentation / contributor / programming-work.itexi
1 @c -*- coding: us-ascii; mode: texinfo; -*-
2 @node Programming work
3 @chapter Programming work
4
5 @menu
6 * Overview of LilyPond architecture::
7 * LilyPond programming languages::
8 * Programming without compiling::
9 * Finding functions::
10 * Code style::
11 * Debugging LilyPond::
12 * Adding or modifying features::
13 * Iterator tutorial::
14 * Engraver tutorial::
15 * Callback tutorial::
16 * LilyPond scoping::
17 * LilyPond miscellany::
18 @end menu
19
20 @node Overview of LilyPond architecture
21 @section Overview of LilyPond architecture
22
23 LilyPond processes the input file into graphical and musical output in a
24 number of stages.  This process, along with the types of routines that
25 accomplish the various stages of the process, is described in this section.  A
26 more complete description of the LilyPond architecture and internal program
27 execution is found in Erik Sandberg's
28 @uref{http://lilypond.org/web/images/thesis-erik-sandberg.pdf, master's
29 thesis}.
30
31 The first stage of LilyPond processing is @emph{parsing}.  In the parsing
32 process, music expressions in LilyPond input format are converted to music
33 expressions in Scheme format.  In Scheme format, a music expression is a list
34 in tree form, with nodes that indicate the relationships between various music
35 events.  The LilyPond parser is written in Bison.
36
37 The second stage of LilyPond processing is @emph{iterating}.  Iterating
38 assigns each music event to a context, which is the environment in which the
39 music will be finally engraved.  The context is responsible for all further
40 processing of the music.  It is during the iteration stage that contexts are
41 created as necessary to ensure that every note has a Voice type context (e.g.
42 Voice, TabVoice, DrumVoice, CueVoice, MensuralVoice, VaticanaVoice,
43 GregorianTranscriptionVoice), that the Voice type contexts exist in
44 appropriate Staff type contexts, and that parallel Staff type contexts exist
45 in StaffGroup type contexts.  In addition, during the iteration stage each
46 music event is assigned a moment, or a time in the music when the event
47 begins.
48
49 Each type of music event has an associated iterator.  Iterators are defined in
50 *-iterator.cc. During iteration, an
51 event's iterator is called to deliver that music event to the appropriate
52 context(s).
53
54 The final stage of LilyPond processing is @emph{translation}.  During
55 translation, music events are prepared for graphical or midi output.  The
56 translation step is accomplished by the polymorphic base class Translator
57 through its two derived classes: Engraver (for graphical output) and
58 Performer (for midi output).
59
60 Translators are defined in C++ files named *-engraver.cc and *-performer.cc.
61 Much of the work of translating is handled by Scheme functions,
62 which is one of the keys to LilyPond's exceptional flexibility.
63
64 @sourceimage{architecture-diagram,,,png}
65
66
67 @node LilyPond programming languages
68 @section LilyPond programming languages
69
70 Programming in LilyPond is done in a variety of programming languages.  Each
71 language is used for a specific purpose or purposes.  This section describes
72 the languages used and provides links to reference manuals and tutorials for
73 the relevant language.
74
75 @subsection C++
76
77 The core functionality of LilyPond is implemented in C++.
78
79 C++ is so ubiquitous that it is difficult to identify either a reference
80 manual or a tutorial.  Programmers unfamiliar with C++ will need to spend some
81 time to learn the language before attempting to modify the C++ code.
82
83 The C++ code calls Scheme/GUILE through the GUILE interface, which is
84 documented in the
85 @uref{http://www.gnu.org/software/guile/manual/html_node/index.html, GUILE
86   Reference Manual}.
87
88 @subsection Flex
89
90 The LilyPond lexer is implemented in Flex, an implementation of the Unix lex
91 lexical analyser generator.  Resources for Flex can be found
92 @uref{http://flex.sourceforge.net/, here}.
93
94 @subsection GNU Bison
95
96 The LilyPond parser is implemented in Bison, a GNU parser generator.  The
97 Bison homepage is found at @uref{http://www.gnu.org/software/bison/,
98 gnu.org}.  The manual (which includes both a reference and tutorial) is
99 @uref{http://www.gnu.org/software/bison/manual/index.html, available} in a
100 variety of formats.
101
102 @subsection GNU Make
103
104 GNU Make is used to control the compiling process and to build the
105 documentation and the website.  GNU Make documentation is available at
106 @uref{http://www.gnu.org/software/make/manual/, the GNU website}.
107
108 @subsection GUILE or Scheme
109
110 GUILE is the dialect of Scheme that is used as LilyPond's extension language.
111 Many extensions to LilyPond are written entirely in GUILE.  The
112 @uref{http://www.gnu.org/software/guile/manual/html_node/index.html,
113 GUILE Reference Manual} is available online.
114
115 @uref{http://mitpress.mit.edu/sicp/full-text/book/book.html, Structure and
116 Interpretation of Computer Programs}, a popular textbook used to teach
117 programming in Scheme is available in its entirety online.
118
119 An introduction to Guile/Scheme as used in LilyPond can be found in the
120 Learning Manual, see @rlearning{Scheme tutorial}.
121
122 @subsection MetaFont
123
124 MetaFont is used to create the music fonts used by LilyPond.  A MetaFont
125 tutorial is available at @uref{http://metafont.tutorial.free.fr/, the
126 METAFONT tutorial page}.
127
128 @subsection PostScript
129
130 PostScript is used to generate graphical output.  A brief PostScript tutorial
131 is @uref{http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/dataformats/postscript/,
132 available online}.  The
133 @uref{http://www.adobe.com/devnet/postscript/pdfs/PLRM.pdf, PostScript Lanugage
134 Reference} is available online in PDF format.
135
136 @subsection Python
137
138 Python is used for XML2ly and is used for buillding the documentation and the
139 website.
140
141 Python documentation is available at @uref{http://www.python.org/doc/,
142 python.org}.
143
144 @node Programming without compiling
145 @section Programming without compiling
146
147 Much of the development work in LilyPond takes place by changing *.ly or
148 *.scm files.  These changes can be made without compiling LilyPond.  Such
149 changes are described in this section.
150
151
152 @subsection Modifying distribution files
153
154 Much of LilyPond is written in Scheme or LilyPond input files.  These
155 files are interpreted when the program is run, rather than being compiled
156 when the program is built, and are present in all LilyPond distributions.
157 You will find .ly files in the ly/ directory and the Scheme files in the
158 scm/ directory.  Both Scheme files and .ly files can be modified and
159 saved with any text editor.  It's probably wise to make a backup copy of
160 your files before you modify them, although you can reinstall if the
161 files become corrupted.
162
163 Once you've modified the files, you can test the changes just by running
164 LilyPond on some input file.  It's a good idea to create a file that
165 demonstrates the feature you're trying to add.  This file will eventually
166 become a regression test and will be part of the LilyPond distribution.
167
168 @subsection Desired file formatting
169
170 Files that are part of the LilyPond distribution have Unix-style line
171 endings (LF), rather than DOS (CR+LF) or MacOS 9 and earlier (CR).  Make
172 sure you use the necessary tools to ensure that Unix-style line endings are
173 preserved in the patches you create.
174
175 Tab characters should not be included in files for distribution.  All
176 indentation should be done with spaces.  Most editors have settings to
177 allow the setting of tab stops and ensuring that no tab characters are
178 included in the file.
179
180 Scheme files and LilyPond files should be written according to standard
181 style guidelines.  Scheme file guidelines can be found at
182 @uref{http://community.schemewiki.org/?scheme-style}.  Following these
183 guidelines will make your code easier to read.  Both you and others that
184 work on your code will be glad you followed these guidelines.
185
186 For LilyPond files, you should follow the guidelines for LilyPond snippets
187 in the documentation.  You can find these guidelines at
188 @ref{Texinfo introduction and usage policy}.
189
190 @node Finding functions
191 @section Finding functions
192
193 When making changes or fixing bugs in LilyPond, one of the initial
194 challenges is finding out where in the code tree the functions to
195 be modified live.  With nearly 3000 files in the source tree,
196 trial-and-error searching is generally ineffective. This section
197 describes a process for finding interesting code.
198
199 @subsection Using the ROADMAP
200
201 The file ROADMAP is located in the main directory of the lilypond source.
202 ROADMAP lists all of the directories in the LilPond source tree, along
203 with a brief description of the kind of files found in each directory.
204 This can be a very helpful tool for deciding which directories to search
205 when looking for a function.
206
207
208 @subsection Using grep to search
209
210 Having identified a likely subdirectory to search, the grep utility can
211 be used to search for a function name.  The format of the grep command is
212
213 @example
214 grep -i functionName subdirectory/*
215 @end example
216
217 This command will search all the contents of the directory subdirectory/
218 and display every line in any of the files that contains
219 functionName.  The @code{-i} option makes @command{grep} ignore
220 case -- this can be very useful if you are not yet familiar with
221 our capitalization conventions.
222
223 The most likely directories to grep for function names are scm/ for
224 scheme files, ly/ for lilypond input (*.ly) files, and lily/ for C++
225 files.
226
227
228 @subsection Using git grep to search
229
230 If you have used git to obtain the source, you have access to a
231 powerful tool to search for functions.  The command:
232
233 @example
234 git grep functionName
235 @end example
236
237 will search through all of the files that are present in the git
238 repository looking for functionName.  It also presents the results
239 of the search using @code{less}, so the results are displayed one page
240 at a time.
241
242 @subsection Searching on the git repository at Savannah
243
244 You can also use the equivalent of git grep on the Savannah server.
245
246 @itemize
247
248 @item
249 Go to http://git.sv.gnu.org/gitweb/?p=lilypond.git
250
251 @item
252 In the pulldown box that says commit, select grep.
253
254 @item
255 Type functionName in the search box, and hit enter/return
256
257 @end itemize
258
259 This will initiate a search of the remote git repository.
260
261
262 @node Code style
263 @section Code style
264
265 @menu
266 @end menu
267
268 @subsection Handling errors
269
270 As a general rule, you should always try to continue computations,
271 even if there is some kind of error.  When the program stops, it
272 is often very hard for a user to pinpoint what part of the input
273 causes an error.  Finding the culprit is much easier if there is
274 some viewable output.
275
276 So functions and methods do not return errorcodes, they never
277 crash, but report a programming_error and try to carry on.
278
279 @subsection Languages
280
281 C++ and Python are preferred.  Python code should use PEP 8.
282
283 @subsection Filenames
284
285 Definitions of classes that are only accessed via pointers (*) or
286 references (&) shall not be included as include files.
287
288 @verbatim
289    filenames
290
291         ".hh"   Include files
292              ".cc"      Implementation files
293              ".icc"     Inline definition files
294              ".tcc"     non inline Template defs
295
296    in emacs:
297
298              (setq auto-mode-alist
299                    (append '(("\\.make$" . makefile-mode)
300                         ("\\.cc$" . c++-mode)
301                         ("\\.icc$" . c++-mode)
302                         ("\\.tcc$" . c++-mode)
303                         ("\\.hh$" . c++-mode)
304                         ("\\.pod$" . text-mode)
305                         )
306                       auto-mode-alist))
307 @end verbatim
308
309 The class Class_name is coded in @q{class-name.*}
310
311 @subsection Indentation
312
313 Standard GNU coding style is used. In emacs:
314
315 @verbatim
316              (add-hook 'c++-mode-hook
317                   '(lambda() (c-set-style "gnu")
318                      ))
319 @end verbatim
320
321 If you like using font-lock, you can also add this to your
322 @q{.emacs}:
323
324 @verbatim
325              (setq font-lock-maximum-decoration t)
326              (setq c++-font-lock-keywords-3
327                    (append
328                     c++-font-lock-keywords-3
329                     '(("\\b\\(a-zA-Z_?+_\\)\\b" 1 font-lock-variable-name-face) ("\\b\\(A-Z?+a-z_?+\\)\\b" 1 font-lock-type-face))
330                     ))
331 @end verbatim
332
333 Some source files may not currently have proper indenting.  If this
334 is the case, it is desirable to fix the improper indenting when the
335 file is modified, with the hope of continually improving the code.
336
337 @subsection Indenting files with emacs in script mode
338
339 @c email to wl@gnu.org when I get here.
340
341 @warning{this is pending some confirmation on -devel.  July 2009 -gp}
342
343 Command-line script to format stuff with emacs:
344
345 @example
346 #!/bin/sh
347 emacs $1 -batch --eval '(indent-region (point-min) (point-max) nil)' -f save-buffer
348 @end example
349
350 (that's all on one line)
351
352 Save it as a shell script, then run on the file(s) you modified.
353
354 @subsection Indenting with vim
355
356 Although emacs indentation is the LilyPond standard, acceptable
357 indentation can usually be accomplished with vim.  Some hints for
358 vim are as follows:
359
360 A workable .vimrc:
361
362 @verbatim
363 set cindent
364 set smartindent
365 set autoindent
366 set expandtab
367 set softtabstop=2
368 set shiftwidth=2
369 filetype plugin indent on
370 set incsearch
371 set ignorecase smartcase
372 set hlsearch
373 set confirm
374 set statusline=%F%m%r%h%w\ %{&ff}\ %Y\ [ASCII=\%03.3b]\ [HEX=\%02.2B]\ %04l,%04v\ %p%%\ [LEN=%L]
375 set laststatus=2
376 set number
377 " Remove trailing whitespace on write
378 autocmd BufWritePre * :%s/\s\+$//e
379 @end verbatim
380
381 With this .vimrc, files can be reindented automatically by highlihting
382 the lines to be indented in visual mode (use V to enter visual mode)
383 and pressing =.
384
385 A scheme.vim file will help improve the indentation.  This one
386 was suggested by Patrick McCarty.  It should be saved in
387 ~/.vim/after/syntax/scheme.vim.
388
389 @verbatim
390 " Additional Guile-specific 'forms'
391 syn keyword schemeSyntax define-public define* define-safe-public
392 syn keyword schemeSyntax use-modules define-module
393 syn keyword schemeSyntax defmacro-public define-macro
394 syn keyword schemeSyntax define-markup-command
395 syn keyword schemeSyntax define-markup-list-command
396 syn keyword schemeSyntax let-keywords* lambda* define*-public
397 syn keyword schemeSyntax defmacro* defmacro*-public
398
399 " All of the above should influence indenting too
400 set lw+=define-public,define*,define-safe-public,use-modules,define-module
401 set lw+=defmacro-public,define-macro
402 set lw+=define-markup-command,define-markup-list-command
403 set lw+=let-keywords*,lambda*,define*-public,defmacro*,defmacro*-public
404
405 " These forms should not influence indenting
406 set lw-=if
407 set lw-=set!
408
409 " Try to highlight all ly: procedures
410 syn match schemeFunc "ly:[^) ]\+"
411 @end verbatim
412
413 @subsection Classes and Types
414
415 @verbatim
416 This_is_a_class
417 @end verbatim
418
419
420 @subsection Members
421
422 Member variable names end with an underscore:
423
424 @verbatim
425 Type Class::member_
426 @end verbatim
427
428
429 @subsection Macros
430
431 Macro names should be written in uppercase completely.
432
433
434 @subsection Broken code
435
436 Do not write broken code.  This includes hardwired dependencies,
437 hardwired constants, slow algorithms and obvious limitations.  If
438 you can not avoid it, mark the place clearly, and add a comment
439 explaining shortcomings of the code.
440
441 We reject broken-in-advance on principle.
442
443 @subsection Naming
444
445 Variable names should be complete words, rather than abbreviations.
446 For example, it is preferred to use @code{thickness} rather than
447 @code{th} or @code{t}.
448
449 Multi-word variable names in C++ should have the words separated
450 by the underscore character (@q{_}).
451
452 Multi-word variable names in Scheme should have the words separated
453 by a hyphen (@q{-}).
454
455 @subsection Comments
456
457 Comments may not be needed if descriptive variable names are used
458 in the code and the logic is straightforward.  However, if the
459 logic is difficult to follow, and particularly if non-obvious
460 code has been included to resolve a bug, a comment describing
461 the logic and/or the need for the non-obvious code should be included.
462
463 There are instances where the current code could be commented better.
464 If significant time is required to understand the code as part of
465 preparing a patch, it would be wise to add comments reflecting your
466 understanding to make future work easier.
467
468 @subsection Messages
469
470 Messages need to follow Localization.
471
472
473 @subsection Localization
474
475 This document provides some guidelines for programmers write user
476 messages.  To help translations, user messages must follow
477 uniform conventions.  Follow these rules when coding for LilyPond.
478 Hopefully, this can be replaced by general GNU guidelines in the
479 future.  Even better would be to have an English (en_BR, en_AM)
480 guide helping programmers writing consistent messages for all GNU
481 programs.
482
483 Non-preferred messages are marked with `+'. By convention,
484 ungrammatical examples are marked with `*'.  However, such ungrammatical
485 examples may still be preferred.
486
487 @itemize
488
489 @item
490 Every message to the user should be localized (and thus be marked
491 for localization). This includes warning and error messages.
492
493 @item
494 Do not localize/gettextify:
495
496 @itemize
497 @item
498 `programming_error ()'s
499
500 @item
501 `programming_warning ()'s
502
503 @item
504 debug strings
505
506 @item
507 output strings (PostScript, TeX, etc.)
508
509 @end itemize
510
511 @item
512 Messages to be localized must be encapsulated in `_ (STRING)' or
513 `_f (FORMAT, ...)'. E.g.:
514
515 @example
516 warning (_ ("need music in a score"));
517 error (_f ("cannot open file: `%s'", file_name));
518 @end example
519
520 In some rare cases you may need to call `gettext ()' by hand. This
521 happens when you pre-define (a list of) string constants for later
522 use. In that case, you'll probably also need to mark these string
523 constants for translation, using `_i (STRING)'. The `_i' macro is
524 a no-op, it only serves as a marker for `xgettext'.
525
526 @example
527 char const* messages[] = @{
528   _i ("enable debugging output"),
529   _i ("ignore lilypond version"),
530   0
531 @};
532
533 void
534 foo (int i)
535 @{
536   puts (gettext (messages i));
537 @}
538 @end example
539
540 See also `flower/getopt-long.cc' and `lily/main.cc'.
541
542 @item
543 Do not use leading or trailing whitespace in messages. If you need
544 whitespace to be printed, prepend or append it to the translated
545 message
546
547 @example
548 message ("Calculating line breaks..." + " ");
549 @end example
550
551 @item
552 Error or warning messages displayed with a file name and line
553 number never start with a capital, eg,
554
555 @example
556 foo.ly: 12: not a duration: 3
557 @end example
558
559 Messages containing a final verb, or a gerund (`-ing'-form) always
560 start with a capital. Other (simpler) messages start with a
561 lowercase letter
562
563 @example
564 Processing foo.ly...
565 `foo': not declared.
566 Not declaring: `foo'.
567 @end example
568
569 @item
570 Avoid abbreviations or short forms, use `cannot' and `do not'
571 rather than `can't' or `don't'
572 To avoid having a number of different messages for the same
573 situation, well will use quoting like this `"message: `%s'"' for all
574 strings. Numbers are not quoted:
575
576 @example
577 _f ("cannot open file: `%s'", name_str)
578 _f ("cannot find character number: %d", i)
579 @end example
580
581 @item
582 Think about translation issues. In a lot of cases, it is better to
583 translate a whole message. The english grammar must not be imposed
584 on the translator. So, instead of
585
586 @example
587 stem at  + moment.str () +  does not fit in beam
588 @end example
589
590 have
591
592 @example
593 _f ("stem at %s does not fit in beam", moment.str ())
594 @end example
595
596 @item
597 Split up multi-sentence messages, whenever possible. Instead of
598
599 @example
600 warning (_f ("out of tune!  Can't find: `%s'", "Key_engraver"));
601 warning (_f ("cannot find font `%s', loading default", font_name));
602 @end example
603
604 rather say:
605
606 @example
607 warning (_ ("out of tune:"));
608 warning (_f ("cannot find: `%s', "Key_engraver"));
609 warning (_f ("cannot find font: `%s', font_name));
610 warning (_f ("Loading default font"));
611 @end example
612
613 @item
614 If you must have multiple-sentence messages, use full punctuation.
615 Use two spaces after end of sentence punctuation. No punctuation
616 (esp. period) is used at the end of simple messages.
617
618 @example
619 _f ("Non-matching braces in text `%s', adding braces", text)
620 _ ("Debug output disabled.  Compiled with NPRINT.")
621 _f ("Huh?  Not a Request: `%s'.  Ignoring.", request)
622 @end example
623
624 @item
625 Do not modularize too much; words frequently cannot be translated
626 without context. It is probably safe to treat most occurences of
627 words like stem, beam, crescendo as separately translatable words.
628
629 @item
630 When translating, it is preferable to put interesting information
631 at the end of the message, rather than embedded in the middle.
632 This especially applies to frequently used messages, even if this
633 would mean sacrificing a bit of eloquency. This holds for original
634 messages too, of course.
635
636 @example
637 en: cannot open: `foo.ly'
638 +   nl: kan `foo.ly' niet openen (1)
639 kan niet openen: `foo.ly'*   (2)
640 niet te openen: `foo.ly'*    (3)
641 @end example
642
643
644 The first nl message, although grammatically and stylistically
645 correct, is not friendly for parsing by humans (even if they speak
646 dutch). I guess we would prefer something like (2) or (3).
647
648 @item
649 Do not run make po/po-update with GNU gettext < 0.10.35
650
651 @end itemize
652
653
654
655 @node Debugging LilyPond
656 @section Debugging LilyPond
657
658 The most commonly used tool for debugging LilyPond is the GNU
659 debugger gdb.  The gdb tool is used for investigating and debugging
660 core Lilypond code written in C++.  Another tool is available for
661 debugging Scheme code using the Guile debugger.  This section
662 describes how to use both gdb and the Guile Debugger.
663
664 @menu
665 * Debugging overview::
666 * Debugging C++ code::
667 * Debugging Scheme code::
668 @end menu
669
670 @node Debugging overview
671 @subsection Debugging overview
672
673 Using a debugger simplifies troubleshooting in at least two ways.
674
675 First, breakpoints can be set to pause execution at any desired point.
676 Then, when execution has paused, debugger commands can be issued to
677 explore the values of various variables or to execute functions.
678
679 Second, the debugger can display a stack trace, which shows the
680 sequence in which functions have been called and the arguments
681 passed to the called functions.
682
683 @node Debugging C++ code
684 @subsection Debugging C++ code
685
686 The GNU debugger, gdb, is the principal tool for debugging C++ code.
687
688 @unnumberedsubsubsec Compiling LilyPond for use with gdb
689
690 In order to use gdb with LilyPond, it is necessary to compile
691 LilyPond with debugging information.  This is accomplished by running
692 the following commands in the main LilyPond source directory.
693
694 @example
695 ./configure  --disable-optimising
696 make
697 @end example
698
699 This will create a version of LilyPond containing debugging
700 information that will allow the debugger to tie the source code
701 to the compiled code.
702
703 You should not do @var{make install} if you want to use a debugger
704 with LilyPond.  The @var{make install} command will strip debugging
705 information from the LilyPond binary.
706
707 @unnumberedsubsubsec Typical gdb usage
708
709 Once you have compiled the Lilypond image with the necessary
710 debugging information it will have been written to a location in a
711 subfolder of your current working directory:
712
713 @example
714 out/bin/lilypond
715 @end example
716
717 This is important as you will need to let gdb know where to find the
718 image.  You can invoke gdb from the command line using
719
720 @example
721 $ gdb out/bin/lilypond
722 @end example
723
724 or you may use a graphical interface to gdb such as ddd
725
726 @example
727 $ ddd out/bin/lilypond
728 @end example
729
730 You can also use sets of standard gdb commands stored in a .gdbinit
731 file (see next section).
732
733 @unnumberedsubsubsec Typical .gdbinit files
734
735 The behavior of gdb can be readily customized through the use of a
736 @var{.gdbinit} file.  A @var{.gdbinit} file is a file named
737 @var{.gdbinit} (notice the @qq{.} at the beginning of the file name)
738 that is placed in a user's home directory.
739
740 The @var{.gdbinit} file below is from Han-Wen.  It sets breakpoints
741 for all errors and defines functions for displaying scheme objects
742 (ps), grobs (pgrob), and parsed music expressions (pmusic).
743
744 @example
745 file lily/out/lilypond
746 b programming_error
747 b Grob::programming_error
748
749 define ps
750    print ly_display_scm($arg0)
751 end
752 define pgrob
753   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
754   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
755   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
756   print ly_display_scm($arg0->object_alist_)
757 end
758 define pmusic
759   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
760   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
761   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
762 end
763 @end example
764
765 @node Debugging Scheme code
766 @subsection Debugging Scheme code
767
768 Scheme code can be developed using the Guile command line
769 interpreter @code{top-repl}.  You can either investigate
770 interactively using just Guile or you can use the debugging
771 tools available within Guile.
772
773 @unnumberedsubsubsec Using Guile interactively with LilyPond
774
775 In order to experiment with Scheme programming in the LilyPond
776 environment, it is necessary to have a Guile interpreter that
777 has all the LilyPond modules loaded.  This requires the following
778 steps.
779
780 First, define a Scheme symbol for the active module in the .ly file:
781
782 @example
783 #(module-define! (resolve-module '(guile-user))
784                  'lilypond-module (current-module))
785 @end example
786
787 Now place a Scheme function in the .ly file that gives an
788 interactive Guile prompt:
789
790 @example
791 #(top-repl)
792 @end example
793
794 When the .ly file is compiled, this causes the compilation to be
795 interrupted and an interactive guile prompt to appear.  Once the
796 guile prompt appears, the LilyPond active module must be set as the
797 current guile module:
798
799 @example
800 guile> (set-current-module lilypond-module)
801 @end example
802
803 You can demonstrate these commands are operating properly by typing the name
804 of a LilyPond public scheme function to check it has been defined:
805
806 @example
807 guile> fret-diagram-verbose-markup
808 #<procedure fret-diagram-verbose-markup (layout props marking-list)>
809 @end example
810
811 If the LilyPond module has not been correctly loaded, an error
812 message will be generated:
813
814 @example
815 guile> fret-diagram-verbose-markup
816 ERROR: Unbound variable: fret-diagram-verbose-markup
817 ABORT: (unbound-variable)
818 @end example
819
820 Once the module is properly loaded, any valid LilyPond Scheme
821 expression can be entered at the interactive prompt.
822
823 After the investigation is complete, the interactive guile
824 interpreter can be exited:
825
826 @example
827 guile> (quit)
828 @end example
829
830 The compilation of the .ly file will then continue.
831
832 @unnumberedsubsubsec Using the Guile debugger
833
834 To set breakpoints and/or enable tracing in Scheme functions, put
835
836 @example
837 \include "guile-debugger.ly"
838 @end example
839
840 in your input file after any scheme procedures you have defined in
841 that file.  This will invoke the Guile command-line after having set
842 up the environment for the debug command-line.  When your input file
843 is processed, a guile prompt will be displayed.  You may now enter
844 commands to set up breakpoints and enable tracing by the Guile debugger.
845
846 @unnumberedsubsubsec Using breakpoints
847
848 At the guile prompt, you can set breakpoints with
849 the @code{set-break!} procedure:
850
851 @example
852 guile> (set-break! my-scheme-procedure)
853 @end example
854
855 Once you have set the desired breakpoints, you exit the guile repl frame
856 by typing:
857
858 @example
859 guile> (quit)
860 @end example
861
862 Then, when one of the scheme routines for which you have set
863 breakpoints is entered, guile will interrupt execution in a debug
864 frame.  At this point you will have access to Guile debugging
865 commands.  For a listing of these commands, type:
866
867 @example
868 debug> help
869 @end example
870
871 Alternatively you may code the breakpoints in your Lilypond source
872 file using a command such as:
873
874 @example
875 #(set-break! my-scheme-procedure)
876 @end example
877
878 immediately after the @code{\include} statement.  In this case the
879 breakpoint will be set straight after you enter the @code{(quit)}
880 command at the guile prompt.
881
882 Embedding breakpoint commands like this is particularly useful if
883 you want to look at how the Scheme procedures in the @var{.scm}
884 files supplied with LilyPond work.  To do this, edit the file in
885 the relevant directory to add this line near the top:
886
887 @example
888 (use-modules (scm guile-debugger))
889 @end example
890
891 Now you can set a breakpoint after the procedure you are interested
892 in has been declared.  For example, if you are working on routines
893 called by @var{print-book-with} in @var{lily-library.scm}:
894
895 @example
896 (define (print-book-with parser book process-procedure)
897   (let* ((paper (ly:parser-lookup parser '$defaultpaper))
898          (layout (ly:parser-lookup parser '$defaultlayout))
899          (outfile-name (get-outfile-name parser)))
900     (process-procedure book paper layout outfile-name)))
901
902 (define-public (print-book-with-defaults parser book)
903   (print-book-with parser book ly:book-process))
904
905 (define-public (print-book-with-defaults-as-systems parser book)
906   (print-book-with parser book ly:book-process-to-systems))
907
908 @end example
909
910 At this point in the code you could add this to set a breakpoint at
911 print-book-with:
912
913 @example
914 (set-break! print-book-with)
915 @end example
916
917 @unnumberedsubsubsec Tracing procedure calls and evaluator steps
918
919 Two forms of trace are available:
920
921 @example
922 (set-trace-call! my-scheme-procedure)
923 @end example
924
925 and
926
927 @example
928 (set-trace-subtree! my-scheme-procedure)
929 @end example
930
931 @code{set-trace-call!} causes Scheme to log a line to the standard
932 output to show when the procedure is called and when it exits.
933
934 @code{set-trace-subtree!} traces every step the Scheme evaluator
935 performs in evaluating the procedure.
936
937 @node Adding or modifying features
938 @section Adding or modifying features
939
940 When a new feature is to be added to LilyPond, it is necessary to
941 ensure that the feature is properly integrated to maintain
942 its long-term support.  This section describes the steps necessary
943 for feature addition and modification.
944
945 @subsection Write the code
946
947 You should probably create a new git branch for writing the code, as that
948 will separate it from the master branch and allow you to continue
949 to work on small projects related to master.
950
951 Please be sure to follow the rules for programming style discussed
952 earlier in this chapter.
953
954 @subsection Write regression tests
955
956 In order to demonstrate that the code works properly, you will
957 need to write one or more regression tests.  These tests are
958 typically .ly files that are found in input/regression.
959
960 Regression tests should be as brief as possible to demonstrate the
961 functionality of the code.
962
963 Regression tests should generally cover one issue per test.  Several
964 short, single-issue regression tests are preferred to a single, long,
965 multiple-issue regression test.
966
967 Use existing regression tests as templates to demonstrate the type of
968 header information that should be included in a regression test.
969
970 @subsection Write convert-ly rule
971
972 If the modification changes the input syntax, a convert-ly rule
973 should be written to automatically update input files from older
974 versions.
975
976 convert-ly rules are found in python/convertrules.py
977
978 If possible, the convert-ly rule should allow automatic updating
979 of the file.  In some cases, this will not be possible, so the
980 rule will simply point out to the user that the feature needs
981 manual correction.
982
983 @subsection Automatically update documentation, snippets, and regtests
984
985 convert-ly should be used to update the documentation, the snippets,
986 and the regression tests.  This not only makes the necessary syntax
987 changes, it also tests the convert-ly rules.
988
989 The automatic updating is a three step process.  First, be sure you
990 are in the top-level source directory.  Then, for the
991 documentation, do:
992
993 @example
994 find Documentation/ -name '*.itely' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
995 @end example
996
997 @noindent
998 where @var{X.Y.Z} is the version number of the last released development
999 version.
1000
1001 Next, for the snippets, do:
1002
1003 @example
1004 find Documentation/snippets/ -name '*.ly' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
1005 @end example
1006
1007 Finally, for the regression tests, do:
1008
1009 @example
1010 find input/regression/ -name '*.ly' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
1011
1012 @end example
1013
1014 @subsection Manually update documentation, snippets, and regtests
1015
1016 Where the convert-ly rule is not able to automatically update the inline
1017 lilypond code in the documentation (i.e. if a NOT_SMART rule is used), the
1018 documentation must be manually updated.  The inline snippets that require
1019 changing must be changed in the English version of the docs and all
1020 translated versions.  If the inline code is not changed in the
1021 translated documentation, the old snippets will show up in the
1022 English version of the documentation.
1023
1024 Where the convert-ly rule is not able to automatically update snippets
1025 in Documentation/snippets/, those snippets must be manually updated.
1026 Those snippets should be copied to Documentation/snippets/new.  The
1027 comments at the top of the snippet describing its automatice generation
1028 should be removed.  All translated texidoc strings should be removed.
1029 The comment @qq{% begin verbatim} should be removed.  The syntax of
1030 the snippet should then be manually edited.
1031
1032 Where snippets in Documentation/snippets are made obsolete, the snippet
1033 should be copied to Documentation/snippets/new.  The comments and
1034 texidoc strings should be removed as described above.  Then the body
1035 of the snippet should be changed to:
1036
1037 @example
1038 \markup @{
1039   This snippet is deprecated as of version X.Y.Z and
1040   will be removed from the documentation.
1041 @}
1042 @end example
1043
1044 @noindent
1045 where X.Y.Z is the version number for which the convert-ly rule was
1046 written.
1047
1048 Update the snippet files by running:
1049
1050 @example
1051 scripts/auxiliar/makelsr.py
1052 @end example
1053
1054 Where the convert-ly rule is not able to automatically update regression
1055 tests, the regression tests in input/regression should be manually
1056 edited.
1057
1058 Although it is not required, it is helpful if the developer
1059 can write relevant material for inclusion in the Notation
1060 Reference.  If the developer does not feel qualified to write
1061 the documentation, a documentation editor will be able to
1062 write it from the regression tests.  The text that is added to
1063 or removed from the documentation should be changed only in
1064 the English version.
1065
1066 @subsection Edit changes.tely
1067
1068 An entry should be added to Documentation/changes.tely to describe
1069 the feature changes to be implemented.  This is especially important
1070 for changes that change input file syntax.
1071
1072 Hints for changes.tely entries are given at the top of the file.
1073
1074 New entries in changes.tely go at the top of the file.
1075
1076 The changes.tely entry should be written to show how the new change
1077 improves LilyPond, if possible.
1078
1079 @subsection Verify successful build
1080
1081 When the changes have been made, successful completion must be
1082 verified by doing
1083
1084 @example
1085 make all
1086 make doc
1087 @end example
1088
1089 When these commands complete without error, the patch is
1090 considered to function successfully.
1091
1092 Developers on Windows who are unable to build LilyPond should
1093 get help from a Linux or OSX developer to do the make tests.
1094
1095 @subsection Verify regression test
1096
1097 In order to avoid breaking LilyPond, it is important to verify that
1098 the regression tests all succeed.  This process is described in
1099 @ref{Regression tests}.
1100
1101 @subsection Post patch for comments
1102
1103 For any change other than a minor change, a patch set should be
1104 posted on @uref{http://codereview.appspot.com/, Rietveld} for comment.
1105 This requires the use of an external package, git-cl, and an email
1106 account on Google.
1107
1108 git-cl is installed by:
1109
1110 @example
1111 git clone git://neugierig.org/git-cl.git
1112 @end example
1113
1114 Then, add the git-cl directory to your PATH, or create a
1115 symbolic link to the git-cl and upload.py in one of your
1116 PATH directories (like usr/bin).  git-cl is then
1117 configured by entering the command
1118
1119 @example
1120 git cl config
1121 @end example
1122
1123 @noindent
1124 in the LilyPond git directory and answering the questions that
1125 are asked.  If you do not understand the question answer with just
1126 a newline (CR).
1127
1128 The patch set is posted to Rietveld as follows.  Ensure your changes
1129 are committed in a separate branch, which should differ from the
1130 reference branch to be used by just the changes to be uploaded.
1131 If the reference branch is to be origin/master, ensure this is
1132 up-to-date.  If necessary, use git rebase to rebase the branch
1133 containing the changes to the head of origin/master.  Finally,
1134 check out branch with the changes and enter the command:
1135
1136 @example
1137 git cl upload <reference SHA1 ID>
1138 @end example
1139
1140 @noindent
1141 where <reference SHA1 ID> is the SHA1 ID of the commit to be used
1142 as a reference source for the patch.  Generally, this will be the
1143 SHA1 ID of origin/master, and in that case the command
1144
1145 @example
1146 git cl upload origin/master
1147 @end example
1148
1149 @noindent
1150 can be used.
1151
1152 After prompting for your Google email address and password, the
1153 patch set will be posted to Rietveld.
1154
1155 You should then announce the patch by sending
1156 an email to lilypond-devel, with a subject line
1157 starting with PATCH:, asking for comments on the patch.
1158
1159 As revisions are made in response to comments, successive patch sets
1160 for the same issue can be uploaded by reissuing the git-cl command
1161 with the modified branch checked out.
1162
1163 @subsection Push patch
1164
1165 Once all the comments have been addressed, the patch can be pushed.
1166
1167 If the author has push privileges, the author will push the patch.
1168 Otherwise, a developer with push privileges will push the patch.
1169
1170 @subsection Closing the issues
1171
1172 Once the patch has been pushed, all the relevant issues should be
1173 closed.
1174
1175 On Rietveld, the author should log in an close the issue either by
1176 using the @q{Edit Issue} link, or by clicking the circled x icon
1177 to the left of the issue name.
1178
1179 If the changes were in response to a feature request on the Google
1180 issue tracker for LilyPond, the author should change the status to
1181 Fixed and a tag @q{fixed_x_y_z} should be added, where the patch was
1182 fixed in version x.y.z.  If
1183 the author does not have privileges to change the status, an email
1184 should be sent to bug-lilypond requesting the BugMeister to change
1185 the status.
1186
1187 @node Iterator tutorial
1188 @section Iterator tutorial
1189
1190 FIXME -- this is a placeholder for a tutorial on iterators
1191
1192 Iterators are routines written in C++ that process music expressions
1193 and sent the music events to the appropriate engravers and/or
1194 performers.
1195
1196 @node Engraver tutorial
1197 @section Engraver tutorial
1198
1199 FIXME -- This is a placeholder for a tutorial on how engravers work.
1200
1201 Engravers are C++ classes that catch music events and
1202 create the appropriate grobs for display on the page.  Though the
1203 majority of engravers are responsible for the creation of a single grob,
1204 in some cases (e.g. @code{New_fingering_engraver}), several different grobs
1205 may be created.
1206
1207 @subsection Useful methods for information processing
1208
1209 An engraver inherits the following public methods from the Translator
1210 base class, which can be used to process listened events and acknowledged
1211 grobs:
1212
1213 @itemize
1214 @item @code{virtual void initialize ()}
1215 @item @code{void start_translation_timestep ()}
1216 @item @code{void process_music ()}
1217 @item @code{void process_acknowledged ()}
1218 @item @code{void stop_translation_timestep ()}
1219 @item @code{virtual void finalize ()}
1220 @end itemize
1221
1222 These methods are listed in order of translation time, with
1223 @code{initialize ()} and @code{finalize ()} bookending the whole
1224 process.  @code{initialize ()} can be used for one-time initialization
1225 of context properties before translation starts, whereas
1226 @code{finalize ()} is often used to tie up loose ends at the end of
1227 translation: for example, an unterminated spanner might be completed
1228 automatically or reported with a warning message.
1229
1230 @subsection Translation process
1231
1232 At each timestep in the music, translation proceeds by calling the
1233 following methods in turn:
1234
1235 @code{start_translation_timestep ()} is called before any user information enters
1236 the translators, i.e., no property operations (\set, \override, etc.) or events
1237 have been processed yet.
1238
1239 @code{process_music ()} and @code{process_acknowledged ()} are called after events
1240 have been heard, or grobs have been acknowledged.  The latter tends to be used
1241 exclusively with engravers which only acknowledge grobs, whereas the former is
1242 the default method for main processing within engravers.
1243
1244 @code{stop_translation_timestep ()} is called after all user information has been
1245 processed prior to beginning the translation for the next timestep.
1246
1247 @subsection Preventing garbage collection for SCM member variables
1248
1249 In certain cases, an engraver might need to ensure private Scheme variables
1250 (with type SCM) do not get swept away by Guile's garbage collector: for example,
1251 a cache of the previous key signature which must persist persist between timesteps.
1252 The method @code{virtual derived_mark () const} can be used in such cases to mark
1253 such objects as follows:
1254
1255 @example
1256 Engraver_name::derived_mark ()
1257 @{
1258   scm_gc_mark (private_scm_member_)
1259 @}
1260 @end example
1261
1262
1263 @subsection Listening to music events
1264
1265 External interfaces to to the engraver are implemented by protected
1266 macros including one or more of the following:
1267
1268 @itemize
1269 @item @code{DECLARE_TRANSLATOR_LISTENER (event_name)}
1270 @item @code{IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)}
1271 @end itemize
1272
1273 @noindent
1274 where @var{event_name} is the type of event required to provide the
1275 input the engraver needs and @var{Engraver_name} is the name of the
1276 engraver.
1277
1278 Following declaration of a listener, the method is implemented as follows:
1279
1280 @example
1281 IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)
1282 void
1283 Engraver_name::listen_event_name (Stream event *event)
1284 @{
1285   ...body of listener method...
1286 @}
1287 @end example
1288
1289 @subsection Acknowledging grobs
1290
1291 Some engravers also need information from grobs as they are created
1292 and as they terminate.  The mechanism and methods to obtain this
1293 information are set up by the macros:
1294
1295 @itemize
1296 @item @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1297 @item @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1298 @end itemize
1299
1300 where @var{grob_interface} is an interface supported by the
1301 grob(s) which should be acknowledged.  For example, the following
1302 code would declare acknowledgers for a @code{NoteHead} grob (via the
1303 @code{note-head-interface}) and any grobs which support the
1304 @code{side-position-interface}:
1305
1306 @example
1307 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (note_head)}
1308 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (side_position)}
1309 @end example
1310
1311 The @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER ()} macro sets up a spanner-specific
1312 acknowledger which will be called whenever a spanner ends.
1313
1314 Following declaration of an acknowledger, the method is coded as follows:
1315
1316 @example
1317 void
1318 Engraver_name::acknowledge_interface_name (Grob_info info)
1319 @{
1320   ...body of acknowledger method...
1321 @}
1322 @end example
1323
1324 @subsection Engraver declaration/documentation
1325
1326 An engraver must have a public macro
1327
1328 @itemize
1329 @item @code{TRANSLATOR_DECLARATIONS (Engraver_name)}
1330 @end itemize
1331
1332 @noindent
1333 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver.  This
1334 defines the common variables and methods used by every engraver.
1335
1336 At the end of the engraver file, one or both of the following
1337 macros are generally called to document the engraver in the
1338 Internals Reference:
1339
1340 @itemize
1341 @item @code{ADD_ACKNOWLEDGER (Engraver_name, grob_interface)}
1342 @item @code{ADD_TRANSLATOR (Engraver_name, Engraver_doc,
1343     Engraver_creates, Engraver_reads, Engraver_writes)}
1344 @end itemize
1345
1346 @noindent
1347 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver, @code{grob_interface}
1348 is the name of the interface that will be acknowledged,
1349 @code{Engraver_doc} is a docstring for the engraver,
1350 @code{Engraver_creates} is the set of grobs created by the engraver,
1351 @code{Engraver_reads} is the set of properties read by the engraver,
1352 and @code{Engraver_writes} is the set of properties written by
1353 the engraver.
1354
1355 @node Callback tutorial
1356 @section Callback tutorial
1357
1358 FIXME -- This is a placeholder for a tutorial on callback functions.
1359
1360 @node LilyPond scoping
1361 @section LilyPond scoping
1362
1363 The Lilypond language has a concept of scoping, ie you can do
1364
1365 @example
1366 foo = 1
1367
1368 #(begin
1369    (display (+ foo 2)))
1370 @end example
1371
1372 @noindent with @code{\paper}, @code{\midi} and @code{\header} being
1373 nested scope inside the @file{.ly} file-level scope.  @w{@code{foo = 1}}
1374 is translated in to a scheme variable definition.
1375
1376 This implemented using modules, with each scope being an anonymous
1377 module that imports its enclosing scope's module.
1378
1379 Lilypond's core, loaded from @file{.scm} files, is usually placed in the
1380 @code{lily} module, outside the @file{.ly} level.  In the case of
1381
1382 @example
1383 lilypond a.ly b.ly
1384 @end example
1385
1386 @noindent
1387 we want to reuse the built-in definitions, without changes effected in
1388 user-level @file{a.ly} leaking into the processing of @file{b.ly}.
1389
1390 The user-accessible definition commands have to take care to avoid
1391 memory leaks that could occur when running multiple files.  All
1392 information belonging to user-defined commands and markups is stored in
1393 a manner that allows it to be garbage-collected when the module is
1394 dispersed, either by being stored module-locally, or in weak hash
1395 tables.
1396
1397 @node LilyPond miscellany
1398 @section LilyPond miscellany
1399
1400 This is a place to dump information that may be of use to developers
1401 but doesn't yet have a proper home.  Ideally, the length of this section
1402 would become zero as items are moved to other homes.
1403
1404 @subsection Info from Han-Wen Email
1405
1406 In 2004, Douglas Linhardt decided to try starting a document that would
1407 explain LilyPond architecture and design principles.  The material below
1408 is extracted from that email, which can be found at
1409 @uref{http://thread.gmane.org/gmane.comp.gnu.lilypond.devel/2992}.
1410 The headings reflect questions from Doug or comments from Han-Wen;
1411 the body text are Han-Wen's answers.
1412
1413 @unnumberedsubsubsec Figuring out how things work.
1414
1415 I must admit that when I want to know how a program works, I use grep
1416 and emacs and dive into the source code. The comments and the code
1417 itself are usually more revealing than technical documents.
1418
1419 @unnumberedsubsubsec What's a grob, and how is one used?
1420
1421 Graphical object - they are created from within engravers, either as
1422 Spanners (derived class) -slurs, beams- or Items (also a derived
1423 class) -notes, clefs, etc.
1424
1425 There are two other derived classes System (derived from Spanner,
1426 contaning a "line of music") and Paper_column (derived from Item, it
1427 contains all items that happen at the same moment). They are separate
1428 classes because they play a special role in the linebreaking process.
1429
1430 @unnumberedsubsubsec What's a smob, and how is one used?
1431
1432 A C(++) object that is encapsulated so it can be used as a Scheme
1433 object.  See GUILE info, "19.3 Defining New Types (Smobs)"
1434
1435 @unnumberedsubsubsec When is each C++ class constructed and used
1436
1437 @itemize
1438
1439 @item
1440 Music classes
1441
1442 In the parser.yy see the macro calls MAKE_MUSIC_BY_NAME().
1443
1444 @item
1445 Contexts
1446
1447 Constructed during "interpreting" phase.
1448
1449 @item
1450 Engravers
1451
1452 Executive branch of Contexts, plugins that create grobs, usually one
1453 engraver per grob type. Created  together with context.
1454
1455 @item
1456 Layout Objects
1457
1458 = grobs
1459
1460 @item
1461 Grob Interfaces
1462
1463 These are not C++ classes per se. The idea of a Grob interface hasn't
1464 crystallized well. ATM, an interface is a symbol, with a bunch of grob
1465 properties. They are not objects that are created or destroyed.
1466
1467 @item
1468 Iterators
1469
1470 Objects that walk through different music classes, and deliver events
1471 in a synchronized way, so that notes that play together are processed
1472 at the same moment and (as a result) end up on the same horizontal position.
1473
1474 Created during interpreting phase.
1475
1476 BTW, the entry point for interpreting is ly:run-translator
1477 (ly_run_translator on the C++ side)
1478
1479 @end itemize
1480
1481 @unnumberedsubsubsec Can you get to Context properties from a Music object?
1482
1483 You can create music object with a Scheme function that reads context
1484 properties (the \applycontext syntax). However, that function is
1485 executed during Interpreting, so you can not really get Context
1486 properties from Music objects, since music objects are not directly
1487 connected to Contexts. That connection is made by the  Music_iterators
1488
1489 @unnumberedsubsubsec Can you get to Music properties from a Context object?
1490
1491 Yes, if you are given the music object within a Context
1492 object. Normally, the music objects enter Contexts in synchronized
1493 fashion, and the synchronization is done by Music_iterators.
1494
1495 @unnumberedsubsubsec What is the relationship between C++ classes and Scheme objects?
1496
1497 Smobs are C++ objects in Scheme. Scheme objects (lists, functions) are
1498 manipulated from C++ as well using the GUILE C function interface
1499 (prefix: scm_)
1500
1501 @unnumberedsubsubsec How do Scheme procedures get called from C++ functions?
1502
1503 scm_call_*, where * is an integer from 0 to 4.
1504 Also scm_c_eval_string (), scm_eval ()
1505
1506 @unnumberedsubsubsec How do C++ functions get called from Scheme procedures?
1507
1508 Export a C++ function to Scheme with LY_DEFINE.
1509
1510 @unnumberedsubsubsec What is the flow of control in the program?
1511
1512 Good question.  Things used to be clear-cut, but we have Scheme
1513 and SMOBs now, which means that interactions do not follow a very
1514 rigid format anymore. See below for an overview, though.
1515
1516 @unnumberedsubsubsec Does the parser make Scheme procedure calls or C++ function calls?
1517
1518 Both. And the Scheme calls can call C++ and vice versa. It's nested,
1519 with the SCM datatype as lubrication between the interactions
1520
1521 (I think the word "lubrication" describes the process better than the
1522 traditional word "glue")
1523
1524 @unnumberedsubsubsec How do the front-end and back-end get started?
1525
1526 Front-end: a file is parsed, the rest follows from that. Specifically,
1527
1528 Parsing leads to a Music + Music_output_def object (see parser.yy,
1529 definition of toplevel_expression )
1530
1531 A Music + Music_output_def object leads to a Global_context object (see
1532 ly_run_translator ())
1533
1534 During interpreting, Global_context + Music leads to a bunch of
1535 Contexts. (see Global_translator::run_iterator_on_me () )
1536
1537 After interpreting, Global_context contains a Score_context (which
1538 contains staves, lyrics etc.) as a child. Score_context::get_output ()
1539 spews a Music_output object (either a Paper_score object for notation
1540 or Performance object for MIDI).
1541
1542 The Music_output object is the entry point for the backend. (see
1543 ly_render_output () )
1544
1545 The main steps of the backend itself are in
1546
1547 @itemize
1548
1549 @item
1550 paper-score.cc , Paper_score::process_
1551
1552 @item
1553 system.cc , System::get_lines()
1554
1555 @item
1556 The step, where things go from grobs to output, is in
1557 System::get_line(): each grob delivers a Stencil (a Device
1558 independent output description), which is interpreted by our
1559 outputting backends (scm/output-tex.scm and scm/output-ps.scm)
1560 to produce TeX and PS.
1561
1562 @end itemize
1563
1564 Interactions between grobs and putting things into .tex and .ps files
1565 have gotten a little more complex lately. Jan has implemented
1566 page-breaking, so now the backend also involves Paper_book,
1567 Paper_lines and other things. This area is still heavily in flux, and
1568 perhaps not something you should want to look at.
1569
1570 @unnumberedsubsubsec How do the front-end and back-end communicate?
1571
1572 There is no communication from backend to front-end. From front-end to
1573 backend is simply the program flow: music + definitions gives
1574 contexts, contexts yield output, after processing, output is written
1575 to disk.
1576
1577 @unnumberedsubsubsec Where is the functionality associated with KEYWORDs?
1578
1579 See my-lily-lexer.cc (keywords, there aren't that many) and ly/*.ly
1580 (most of the other backslashed \words are identifiers)
1581
1582 @unnumberedsubsubsec What Contexts/Properties/Music/etc. are available when they are processed?
1583
1584 What do you mean exactly with this question?
1585
1586 See ly/engraver-init.ly for contexts, see scm/define-*.scm for other
1587 objects.
1588
1589 @unnumberedsubsubsec How do you decide if something is a Music, Context, or Grob property?
1590 Why is part-combine-status a Music property when it seems (IMO)
1591 to be related to the Staff context?
1592
1593 The Music_iterators and Context communicate through two channels
1594
1595 Music_iterators can set and read context properties, idem for
1596 Engravers and Contexts
1597
1598 Music_iterators can send "synthetic" music events (which aren't in
1599 the input) to a context. These are caught by Engravers. This is
1600 mostly a one way communication channel.
1601
1602 part-combine-status is part of such a synthetic event, used by
1603 Part_combine_iterator to communicate with Part_combine_engraver.
1604
1605
1606 @unnumberedsubsubsec I'm adding a property to affect how \autochange works.  It seems to
1607 me that it should be a context property, but the Scheme autochange
1608 procecure has a Music argument.  Does this mean I should use
1609 a Music property?
1610
1611 \autochange is one of these extra strange beasts: it requires
1612 look-ahead to decide when to change staves. This is achieved by
1613 running the interpreting step twice (see scm/part-combiner.scm , at
1614 the bottom), and storing the result of the first step (where to switch
1615 staves) in a Music property.  Since you want to influence that
1616 where-to-switch list, your must affect the code in
1617 make-autochange-music (scm/part-combiner.scm). That code is called
1618 directly from the parser and there are no official "parsing
1619 properties" yet, so there is no generic way to tune \autochange. We
1620 would have to invent something new for this, or add a separate
1621 argument,
1622
1623 @example
1624     \autochange #around-central-C ..music..
1625 @end example
1626
1627 @noindent
1628 where around-central-C is some function that is called from
1629 make-autochange-music.
1630
1631 @unnumberedsubsubsec I get lost figuring out what environment the code I'm looking at is in when it executes.
1632 I found both the C++ and Scheme autochange code.  Then I was
1633 trying to figure out where the code got called from.  I finally figured out that
1634 the Scheme procedure was called before the C++ iterator code, but it took me a
1635 while to figure that out, and I still didn't know who did the calling in the
1636 first place.  I only know a little bit about Flex and Bison, so reading those
1637 files helped only a little bit.
1638
1639 @emph{Han-Wen:} GDB can be of help here. Set a breakpoint in C++, and run. When you
1640 hit the breakpoint, do a backtrace. You can inspect Scheme objects
1641 along the way by doing
1642
1643 @example
1644 p ly_display_scm(obj)
1645 @end example
1646
1647 this will display OBJ through GUILE.
1648
1649 @subsection Music functions and GUILE debugging
1650
1651 Ian Hulin was trying to do some debugging in music functions, and
1652 came up with the following question
1653
1654 HI all,
1655 I'm working on the Guile Debugger Stuff, and would like to try
1656 debugging a music function definition such as:
1657
1658 @example
1659 conditionalMark = #(define-music-function (parser location) ()
1660     #@{ \tag #'instrumental-part @{\mark \default@}  #@} )
1661 @end example
1662
1663 It appears conditionalMark does not get set up as an
1664 equivalent of a Scheme
1665
1666 @example
1667 (define conditionalMark = define-music-function(parser location () ...
1668 @end example
1669
1670 @noindent
1671 although something gets defined because Scheme apparently recognizes
1672
1673 @example
1674 #(set-break! conditionalMark)
1675 @end example
1676
1677 @noindent
1678 later on in the file without signalling any Guile errors.
1679
1680 However the breakpoint trap is never encountered as
1681 define-music-function passed things on to ly:make-music-function,
1682 which is really C++ code ly_make_music_function, so Guile never
1683 finds out about the breakpoint.
1684
1685 Han-Wen answered as follows:
1686
1687 You can see the defintion by doing
1688
1689 @example
1690 #(display conditionalMark)
1691 @end example
1692
1693 noindent
1694 inside the .ly file.
1695
1696 The breakpoint failing may have to do with the call sequence.  See
1697 parser.yy, run_music_function().  The function is called directly from
1698 C++, without going through the GUILE evaluator, so I think that is why
1699 there is no debugger trap.