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Unify define-builtin-markup-command and define-markup-command
[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 @end menu
18
19 @node Overview of LilyPond architecture
20 @section Overview of LilyPond architecture
21
22 LilyPond processes the input file into graphical and musical output in a
23 number of stages.  This process, along with the types of routines that
24 accomplish the various stages of the process, is described in this section.  A
25 more complete description of the LilyPond architecture and internal program
26 execution is found in Erik Sandberg's
27 @uref{http://lilypond.org/web/images/thesis-erik-sandberg.pdf, master's
28 thesis}.
29
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 debugger
659 gdb.  Use of gdb is described in this section.
660
661 @subsection Debugging overview
662
663 Using a debugger simplifies troubleshooting in at least two ways.
664
665 First, breakpoints can be set to pause execution at any desired point.
666 Then, when execution has paused, debugger commands can be issued to
667 explore the values of various variables or to execute functions.
668
669 Second, the debugger allows the display of a stack trace, which shows
670 the sequence in which functions are called and the arguments to the
671 various function calls.
672
673
674 @subsection Compiling with debugging information
675
676 In order to use a debugger with LilyPond, it is necessary to compile
677 LilyPond with debugging information.  This is accomplished by running
678 the following commands in the main LilyPond source directory.
679
680 @example
681 ./configure  --disable-optimising
682
683 make
684 @end example
685
686 This will create a version of LilyPond that contains the debugging
687 information that will allow the debugger to tie the source code
688 to the compiled code.
689
690 You should not do @var{make install} if you want to use a debugger
691 with LilyPond.  @var{make install} will strip the debugging information
692 from the LilyPond binary.
693
694 To set breakpoints in Scheme functions, put
695
696 @example
697 \include "guile-debugger.ly"
698 @end example
699
700 in your input file after any scheme procedures you have defined in
701 that file.  When your input file is processed, a guile prompt
702 will be displayed.  At the guile prompt, you can set breakpoints with
703 the @code{break!} procedure:
704
705 @example
706 guile> (break! my-scheme-procedure)
707 @end example
708
709 Once you have set the desired breakpoints, you exit the guile repl frame
710 by typing:
711
712 @example
713 guile> (quit)
714 @end example
715
716 When one of the scheme routines for which you have set breakpoints is
717 entered, guile will interrupt execution in a debug frame.  At this point,
718 you will have access to guile debugging commands.  For a listing of these
719 commands, type:
720
721 @example
722 debug> help
723 @end example
724
725 @subsection Typical gdb usage
726
727 @subsection Typical .gdbinit files
728
729 The behavior of gdb can be readily customized through the use of
730 @var{.gdbinit} files.  A @var{.gdbinit} file is a file named
731 @var{.gdbinit} (notice the @qq{.} at the beginning of the file name)
732 that is placed in a user's home directory.
733
734 The @var{.gdbinit} file below is from Han-Wen.  It sets breakpoints
735 for all errors and defines functions for displaying scheme objects
736 (ps), grobs (pgrob), and parsed music expressions (pmusic).
737
738 @example
739 file lily/out/lilypond
740 b programming_error
741 b Grob::programming_error
742
743 define ps
744    print ly_display_scm($arg0)
745 end
746 define pgrob
747   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
748   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
749   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
750   print ly_display_scm($arg0->object_alist_)
751 end
752 define pmusic
753   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
754   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
755   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
756 end
757 @end example
758
759 @subsection Using Guile interactively with LilyPond
760
761 In order to experiment with Scheme programming in the LilyPond
762 environment, it is convenient to have a Guile interpreter that
763 has all the LilyPond modules loaded.  This requires the following
764 steps.
765
766 First, define a Scheme symbol for the active module
767 in the .ly file:
768
769 @example
770 #(module-define! (resolve-module '(guile-user))
771                  'lilypond-module (current-module))
772 @end example
773
774 Second, place a Scheme function in the .ly file that gives an interactive Guile
775 prompt:
776
777 @example
778 #(top-repl)
779 @end example
780
781 When the .ly file is compiled, this causes the compilation to be interrupted
782 and an interactive guile prompt to appear.  When the guile prompt appears,
783 the LilyPond active module must be set as the current guile module:
784
785 @example
786 guile> (set-current-module lilypond-module)
787 @end example
788
789 Proper operation of these commands can be demonstrated by typing the name
790 of a LilyPond public scheme function to see if it's properly defined:
791
792 @example
793 guile> fret-diagram-verbose-markup
794 #<procedure fret-diagram-verbose-markup (layout props marking-list)>
795 @end example
796
797 If the LilyPond module has not been correctly loaded, an error
798 message will be generated:
799
800 @example
801 guile> fret-diagram-verbose-markup
802 ERROR: Unbound variable: fret-diagram-verbose-markup
803 ABORT: (unbound-variable)
804 @end example
805
806 Once the module is properly loaded, any valid LilyPond Scheme expression
807 can be entered at the interactive prompt.
808
809 After the investigation is complete, the interactive guile interpreter
810 can be exited:
811
812 @example
813 guile> (quit)
814 @end example
815
816 The compilation of the .ly file will then continue.
817
818 @node Adding or modifying features
819 @section Adding or modifying features
820
821 When a new feature is to be added to LilyPond, it is necessary to
822 ensure that the feature is properly integrated to maintain
823 its long-term support.  This section describes the steps necessary
824 for feature addition and modification.
825
826 @subsection Write the code
827
828 You should probably create a new git branch for writing the code, as that
829 will separate it from the master branch and allow you to continue
830 to work on small projects related to master.
831
832 Please be sure to follow the rules for programming style discussed
833 earlier in this chapter.
834
835 @subsection Write regression tests
836
837 In order to demonstrate that the code works properly, you will
838 need to write one or more regression tests.  These tests are
839 typically .ly files that are found in input/regression.
840
841 Regression tests should be as brief as possible to demonstrate the
842 functionality of the code.
843
844 Regression tests should generally cover one issue per test.  Several
845 short, single-issue regression tests are preferred to a single, long,
846 multiple-issue regression test.
847
848 Use existing regression tests as templates to demonstrate the type of
849 header information that should be included in a regression test.
850
851 @subsection Write convert-ly rule
852
853 If the modification changes the input syntax, a convert-ly rule
854 should be written to automatically update input files from older
855 versions.
856
857 convert-ly rules are found in python/convertrules.py
858
859 If possible, the convert-ly rule should allow automatic updating
860 of the file.  In some cases, this will not be possible, so the
861 rule will simply point out to the user that the feature needs
862 manual correction.
863
864 @subsection Automatically update documentation, snippets, and regtests
865
866 convert-ly should be used to update the documentation, the snippets,
867 and the regression tests.  This not only makes the necessary syntax
868 changes, it also tests the convert-ly rules.
869
870 The automatic updating is a three step process.  First, be sure you
871 are in the top-level source directory.  Then, for the
872 documentation, do:
873
874 @example
875 find Documentation/ -name '*.itely' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
876 @end example
877
878 @noindent
879 where @var{X.Y.Z} is the version number of the last released development
880 version.
881
882 Next, for the snippets, do:
883
884 @example
885 find Documentation/snippets/ -name '*.ly' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
886 @end example
887
888 Finally, for the regression tests, do:
889
890 @example
891 find input/regression/ -name '*.ly' | xargs convert-ly -e --from @qq{@var{X.Y.Z}}
892
893 @end example
894
895 @subsection Manually update documentation, snippets, and regtests
896
897 Where the convert-ly rule is not able to automatically update the inline
898 lilypond code in the documentation (i.e. if a NOT_SMART rule is used), the
899 documentation must be manually updated.  The inline snippets that require
900 changing must be changed in the English version of the docs and all
901 translated versions.  If the inline code is not changed in the
902 translated documentation, the old snippets will show up in the
903 English version of the documentation.
904
905 Where the convert-ly rule is not able to automatically update snippets
906 in Documentation/snippets/, those snippets must be manually updated.
907 Those snippets should be copied to Documentation/snippets/new.  The
908 comments at the top of the snippet describing its automatice generation
909 should be removed.  All translated texidoc strings should be removed.
910 The comment @qq{% begin verbatim} should be removed.  The syntax of
911 the snippet should then be manually edited.
912
913 Where snippets in Documentation/snippets are made obsolete, the snippet
914 should be copied to Documentation/snippets/new.  The comments and
915 texidoc strings should be removed as described above.  Then the body
916 of the snippet should be changed to:
917
918 @example
919 \markup @{
920   This snippet is deprecated as of version X.Y.Z and
921   will be removed from the documentation.
922 @}
923 @end example
924
925 @noindent
926 where X.Y.Z is the version number for which the convert-ly rule was
927 written.
928
929 Update the snippet files by running:
930
931 @example
932 scripts/auxiliar/makelsr.py
933 @end example
934
935 Where the convert-ly rule is not able to automatically update regression
936 tests, the regression tests in input/regression should be manually
937 edited.
938
939 Although it is not required, it is helpful if the developer
940 can write relevant material for inclusion in the Notation
941 Reference.  If the developer does not feel qualified to write
942 the documentation, a documentation editor will be able to
943 write it from the regression tests.  The text that is added to
944 or removed from the documentation should be changed only in
945 the English version.
946
947 @subsection Edit changes.tely
948
949 An entry should be added to Documentation/changes.tely to describe
950 the feature changes to be implemented.  This is especially important
951 for changes that change input file syntax.
952
953 Hints for changes.tely entries are given at the top of the file.
954
955 New entries in changes.tely go at the top of the file.
956
957 The changes.tely entry should be written to show how the new change
958 improves LilyPond, if possible.
959
960 @subsection Verify successful build
961
962 When the changes have been made, successful completion must be
963 verified by doing
964
965 @example
966 make all
967 make doc
968 @end example
969
970 When these commands complete without error, the patch is
971 considered to function successfully.
972
973 Developers on Windows who are unable to build LilyPond should
974 get help from a Linux or OSX developer to do the make tests.
975
976 @subsection Verify regression test
977
978 In order to avoid breaking LilyPond, it is important to verify that
979 the regression tests all succeed.  This process is described in
980 @ref{Regression tests}.
981
982 @subsection Post patch for comments
983
984 For any change other than a minor change, a patch set should be
985 posted on @uref{http://codereview.appspot.com/, Rietveld} for comment.
986 This requires the use of an external package, git-cl, and an email
987 account on Google.
988
989 git-cl is installed by:
990
991 @example
992 git clone git://neugierig.org/git-cl.git
993 @end example
994
995 Then, add the git-cl directory to your PATH, or create a
996 symbolic link to the git-cl and upload.py in one of your
997 PATH directories (like usr/bin).  git-cl is then
998 configured by entering the command
999
1000 @example
1001 git cl config
1002 @end example
1003
1004 @noindent
1005 in the LilyPond git directory and answering the questions that
1006 are asked.  If you do not understand the question answer with just
1007 a newline (CR).
1008
1009 The patch set is posted to Rietveld as follows.  Ensure your changes
1010 are committed in a separate branch, which should differ from the
1011 reference branch to be used by just the changes to be uploaded.
1012 If the reference branch is to be origin/master, ensure this is
1013 up-to-date.  If necessary, use git rebase to rebase the branch
1014 containing the changes to the head of origin/master.  Finally,
1015 check out branch with the changes and enter the command:
1016
1017 @example
1018 git cl upload <reference SHA1 ID>
1019 @end example
1020
1021 @noindent
1022 where <reference SHA1 ID> is the SHA1 ID of the commit to be used
1023 as a reference source for the patch.  Generally, this will be the
1024 SHA1 ID of origin/master, and in that case the command
1025
1026 @example
1027 git cl upload origin/master
1028 @end example
1029
1030 @noindent
1031 can be used.
1032
1033 After prompting for your Google email address and password, the
1034 patch set will be posted to Rietveld.
1035
1036 You should then announce the patch by sending
1037 an email to lilypond-devel, with a subject line
1038 starting with PATCH:, asking for comments on the patch.
1039
1040 As revisions are made in response to comments, successive patch sets
1041 for the same issue can be uploaded by reissuing the git-cl command
1042 with the modified branch checked out.
1043
1044 @subsection Push patch
1045
1046 Once all the comments have been addressed, the patch can be pushed.
1047
1048 If the author has push privileges, the author will push the patch.
1049 Otherwise, a developer with push privileges will push the patch.
1050
1051 @subsection Closing the issues
1052
1053 Once the patch has been pushed, all the relevant issues should be
1054 closed.
1055
1056 On Rietveld, the author should log in an close the issue either by
1057 using the @q{Edit Issue} link, or by clicking the circled x icon
1058 to the left of the issue name.
1059
1060 If the changes were in response to a feature request on the Google
1061 issue tracker for LilyPond, the author should change the status to
1062 @q{Fixed_x_y_z} where the patch was fixed in version x.y.z.  If
1063 the author does not have privileges to change the status, an email
1064 should be sent to bug-lilypond requesting the BugMeister to change
1065 the status.
1066
1067 @node Iterator tutorial
1068 @section Iterator tutorial
1069
1070 FIXME -- this is a placeholder for a tutorial on iterators
1071
1072 Iterators are routines written in C++ that process music expressions
1073 and sent the music events to the appropriate engravers and/or
1074 performers.
1075
1076 @node Engraver tutorial
1077 @section Engraver tutorial
1078
1079 FIXME -- This is a placeholder for a tutorial on how engravers work.
1080
1081 Engravers are C++ classes that catch music events and
1082 create the appropriate grobs for display on the page.  Though the
1083 majority of engravers are responsible for the creation of a single grob,
1084 in some cases (e.g. @code{New_fingering_engraver}), several different grobs
1085 may be created.
1086
1087 @subsection Useful methods for information processing
1088
1089 An engraver inherits the following public methods from the Translator
1090 base class, which can be used to process listened events and acknowledged
1091 grobs:
1092
1093 @itemize
1094 @item @code{virtual void initialize ()}
1095 @item @code{void start_translation_timestep ()}
1096 @item @code{void process_music ()}
1097 @item @code{void process_acknowledged ()}
1098 @item @code{void stop_translation_timestep ()}
1099 @item @code{virtual void finalize ()}
1100 @end itemize
1101
1102 These methods are listed in order of translation time, with
1103 @code{initialize ()} and @code{finalize ()} bookending the whole
1104 process.  @code{initialize ()} can be used for one-time initialization
1105 of context properties before translation starts, whereas
1106 @code{finalize ()} is often used to tie up loose ends at the end of
1107 translation: for example, an unterminated spanner might be completed
1108 automatically or reported with a warning message.
1109
1110 @subsection Translation process
1111
1112 At each timestep in the music, translation proceeds by calling the
1113 following methods in turn:
1114
1115 @code{start_translation_timestep ()} is called before any user information enters
1116 the translators, i.e., no property operations (\set, \override, etc.) or events
1117 have been processed yet.
1118
1119 @code{process_music ()} and @code{process_acknowledged ()} are called after events
1120 have been heard, or grobs have been acknowledged.  The latter tends to be used
1121 exclusively with engravers which only acknowledge grobs, whereas the former is
1122 the default method for main processing within engravers.
1123
1124 @code{stop_translation_timestep ()} is called after all user information has been
1125 processed prior to beginning the translation for the next timestep.
1126
1127 @subsection Preventing garbage collection for SCM member variables
1128
1129 In certain cases, an engraver might need to ensure private Scheme variables
1130 (with type SCM) do not get swept away by Guile's garbage collector: for example,
1131 a cache of the previous key signature which must persist persist between timesteps.
1132 The method @code{virtual derived_mark () const} can be used in such cases to mark
1133 such objects as follows:
1134
1135 @example
1136 Engraver_name::derived_mark ()
1137 @{
1138   scm_gc_mark (private_scm_member_)
1139 @}
1140 @end example
1141
1142
1143 @subsection Listening to music events
1144
1145 External interfaces to to the engraver are implemented by protected
1146 macros including one or more of the following:
1147
1148 @itemize
1149 @item @code{DECLARE_TRANSLATOR_LISTENER (event_name)}
1150 @item @code{IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)}
1151 @end itemize
1152
1153 @noindent
1154 where @var{event_name} is the type of event required to provide the
1155 input the engraver needs and @var{Engraver_name} is the name of the
1156 engraver.
1157
1158 Following declaration of a listener, the method is implemented as follows:
1159
1160 @example
1161 IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)
1162 void
1163 Engraver_name::listen_event_name (Stream event *event)
1164 @{
1165   ...body of listener method...
1166 @}
1167 @end example
1168
1169 @subsection Acknowledging grobs
1170
1171 Some engravers also need information from grobs as they are created
1172 and as they terminate.  The mechanism and methods to obtain this
1173 information are set up by the macros:
1174
1175 @itemize
1176 @item @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1177 @item @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1178 @end itemize
1179
1180 where @var{grob_interface} is an interface supported by the
1181 grob(s) which should be acknowledged.  For example, the following
1182 code would declare acknowledgers for a @code{NoteHead} grob (via the
1183 @code{note-head-interface}) and any grobs which support the
1184 @code{side-position-interface}:
1185
1186 @example
1187 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (note_head)}
1188 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (side_position)}
1189 @end example
1190
1191 The @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER ()} macro sets up a spanner-specific
1192 acknowledger which will be called whenever a spanner ends.
1193
1194 Following declaration of an acknowledger, the method is coded as follows:
1195
1196 @example
1197 void
1198 Engraver_name::acknowledge_interface_name (Grob_info info)
1199 @{
1200   ...body of acknowledger method...
1201 @}
1202 @end example
1203
1204 @subsection Engraver declaration/documentation
1205
1206 An engraver must have a public macro
1207
1208 @itemize
1209 @item @code{TRANSLATOR_DECLARATIONS (Engraver_name)}
1210 @end itemize
1211
1212 @noindent
1213 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver.  This
1214 defines the common variables and methods used by every engraver.
1215
1216 At the end of the engraver file, one or both of the following
1217 macros are generally called to document the engraver in the
1218 Internals Reference:
1219
1220 @itemize
1221 @item @code{ADD_ACKNOWLEDGER (Engraver_name, grob_interface)}
1222 @item @code{ADD_TRANSLATOR (Engraver_name, Engraver_doc,
1223     Engraver_creates, Engraver_reads, Engraver_writes)}
1224 @end itemize
1225
1226 @noindent
1227 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver, @code{grob_interface}
1228 is the name of the interface that will be acknowledged,
1229 @code{Engraver_doc} is a docstring for the engraver,
1230 @code{Engraver_creates} is the set of grobs created by the engraver,
1231 @code{Engraver_reads} is the set of properties read by the engraver,
1232 and @code{Engraver_writes} is the set of properties written by
1233 the engraver.
1234
1235 @node Callback tutorial
1236 @section Callback tutorial
1237
1238 FIXME -- This is a placeholder for a tutorial on callback functions.
1239
1240 @node LilyPond scoping
1241 @section LilyPond scoping
1242
1243 The Lilypond language has a concept of scoping, ie you can do
1244
1245 @example
1246 foo = 1
1247
1248 #(begin
1249    (display (+ foo 2)))
1250 @end example
1251
1252 @noindent with @code{\paper}, @code{\midi} and @code{\header} being
1253 nested scope inside the .ly file-level scope.  @w{@code{foo = 1}} is
1254 translated in to a scheme variable definition.
1255
1256 This implemented using modules, with each scope being an anonymous
1257 module that imports its enclosing scope's module.
1258
1259 The reason to put some functions (@qq{builtin}) outside the .ly level,
1260 is that in case of
1261
1262 @example
1263 lilypond a.ly b.ly
1264 @end example
1265
1266 @noindent
1267 we want to reuse the built-in definitions, without changes
1268 effected in a.ly leaking into the processing of b.ly.
1269
1270 Maintaining this scoping when one .ly file can be included in another
1271 .ly file can be challenging.  A @code{define-public-toplevel} macro
1272 has been created in order to handle a difficulty caused by the modules
1273 being not the same when a .ly file is included into another.
1274 This provided a way to define all markup commands in the same module.
1275 At this time, we have found no easier way to define a function in a given
1276 module (not the current one) than to define this macro.
1277
1278 With this architecture, the guile module system is not bypassed:
1279 module-define!, module-export!  and module-ref are all guile module
1280 primitives.
1281
1282 A second reason for using this current architecture is to avoid memory
1283 leaks that could occur when running multiple files if toplevel
1284 functions were registered permanently.
1285
1286