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lily-guile updates and CG: "Scheme->C interface" section.
[lilypond.git] / Documentation / contributor / programming-work.itexi
1 @c -*- coding: utf-8; 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 * Warnings Errors Progress and Debug Output::
12 * Debugging LilyPond::
13 * Tracing object relationships::
14 * Adding or modifying features::
15 * Iterator tutorial::
16 * Engraver tutorial::
17 * Callback tutorial::
18 * LilyPond scoping::
19 * Scheme->C interface::
20 * LilyPond miscellany::
21 @end menu
22
23 @node Overview of LilyPond architecture
24 @section Overview of LilyPond architecture
25
26 LilyPond processes the input file into graphical and musical output in a
27 number of stages.  This process, along with the types of routines that
28 accomplish the various stages of the process, is described in this section.  A
29 more complete description of the LilyPond architecture and internal program
30 execution is found in Erik Sandberg's
31 @uref{http://lilypond.org/web/images/thesis-erik-sandberg.pdf, master's
32 thesis}.
33
34 The first stage of LilyPond processing is @emph{parsing}.  In the parsing
35 process, music expressions in LilyPond input format are converted to music
36 expressions in Scheme format.  In Scheme format, a music expression is a list
37 in tree form, with nodes that indicate the relationships between various music
38 events.  The LilyPond parser is written in Bison.
39
40 The second stage of LilyPond processing is @emph{iterating}.  Iterating
41 assigns each music event to a context, which is the environment in which the
42 music will be finally engraved.  The context is responsible for all further
43 processing of the music.  It is during the iteration stage that contexts are
44 created as necessary to ensure that every note has a Voice type context (e.g.
45 Voice, TabVoice, DrumVoice, CueVoice, MensuralVoice, VaticanaVoice,
46 GregorianTranscriptionVoice), that the Voice type contexts exist in
47 appropriate Staff type contexts, and that parallel Staff type contexts exist
48 in StaffGroup type contexts.  In addition, during the iteration stage each
49 music event is assigned a moment, or a time in the music when the event
50 begins.
51
52 Each type of music event has an associated iterator.  Iterators are defined in
53 @file{*-iterator.cc}.  During iteration, an
54 event's iterator is called to deliver that music event to the appropriate
55 context(s).
56
57 The final stage of LilyPond processing is @emph{translation}.  During
58 translation, music events are prepared for graphical or midi output.  The
59 translation step is accomplished by the polymorphic base class Translator
60 through its two derived classes: Engraver (for graphical output) and
61 Performer (for midi output).
62
63 Translators are defined in C++ files named @file{*-engraver.cc}
64 and @file{*-performer.cc}.
65 Much of the work of translating is handled by Scheme functions,
66 which is one of the keys to LilyPond's exceptional flexibility.
67
68 @sourceimage{architecture-diagram,,,png}
69
70
71 @node LilyPond programming languages
72 @section LilyPond programming languages
73
74 Programming in LilyPond is done in a variety of programming languages.  Each
75 language is used for a specific purpose or purposes.  This section describes
76 the languages used and provides links to reference manuals and tutorials for
77 the relevant language.
78
79 @subsection C++
80
81 The core functionality of LilyPond is implemented in C++.
82
83 C++ is so ubiquitous that it is difficult to identify either a reference
84 manual or a tutorial.  Programmers unfamiliar with C++ will need to spend some
85 time to learn the language before attempting to modify the C++ code.
86
87 The C++ code calls Scheme/GUILE through the GUILE interface, which is
88 documented in the
89 @uref{http://www.gnu.org/software/guile/manual/html_node/index.html, GUILE
90   Reference Manual}.
91
92 @subsection Flex
93
94 The LilyPond lexer is implemented in Flex, an implementation of the Unix lex
95 lexical analyser generator.  Resources for Flex can be found
96 @uref{http://flex.sourceforge.net/, here}.
97
98 @subsection GNU Bison
99
100 The LilyPond parser is implemented in Bison, a GNU parser generator.  The
101 Bison homepage is found at @uref{http://www.gnu.org/software/bison/,
102 gnu.org}.  The manual (which includes both a reference and tutorial) is
103 @uref{http://www.gnu.org/software/bison/manual/index.html, available} in a
104 variety of formats.
105
106 @subsection GNU Make
107
108 GNU Make is used to control the compiling process and to build the
109 documentation and the website.  GNU Make documentation is available at
110 @uref{http://www.gnu.org/software/make/manual/, the GNU website}.
111
112 @subsection GUILE or Scheme
113
114 GUILE is the dialect of Scheme that is used as LilyPond's extension language.
115 Many extensions to LilyPond are written entirely in GUILE.  The
116 @uref{http://www.gnu.org/software/guile/manual/html_node/index.html,
117 GUILE Reference Manual} is available online.
118
119 @uref{http://mitpress.mit.edu/sicp/full-text/book/book.html, Structure and
120 Interpretation of Computer Programs}, a popular textbook used to teach
121 programming in Scheme is available in its entirety online.
122
123 An introduction to Guile/Scheme as used in LilyPond can be found in the
124 @rextend{Scheme tutorial}.
125
126 @subsection MetaFont
127
128 MetaFont is used to create the music fonts used by LilyPond.  A MetaFont
129 tutorial is available at @uref{http://metafont.tutorial.free.fr/, the
130 METAFONT tutorial page}.
131
132 @subsection PostScript
133
134 PostScript is used to generate graphical output.  A brief PostScript tutorial
135 is @uref{http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/dataformats/postscript/,
136 available online}.  The
137 @uref{http://www.adobe.com/devnet/postscript/pdfs/PLRM.pdf, PostScript Language
138 Reference} is available online in PDF format.
139
140 @subsection Python
141
142 Python is used for XML2ly and is used for building the documentation and the
143 website.
144
145 Python documentation is available at @uref{http://www.python.org/doc/,
146 python.org}.
147
148 @node Programming without compiling
149 @section Programming without compiling
150
151 Much of the development work in LilyPond takes place by changing @file{*.ly} or
152 @file{*.scm} files.  These changes can be made without compiling LilyPond.  Such
153 changes are described in this section.
154
155
156 @subsection Modifying distribution files
157
158 Much of LilyPond is written in Scheme or LilyPond input files.  These
159 files are interpreted when the program is run, rather than being compiled
160 when the program is built, and are present in all LilyPond distributions.
161 You will find @file{.ly} files in the @file{ly/} directory and the Scheme files in the
162 @file{scm/} directory.  Both Scheme files and @file{.ly} files can be modified and
163 saved with any text editor.  It's probably wise to make a backup copy of
164 your files before you modify them, although you can reinstall if the
165 files become corrupted.
166
167 Once you've modified the files, you can test the changes just by running
168 LilyPond on some input file.  It's a good idea to create a file that
169 demonstrates the feature you're trying to add.  This file will eventually
170 become a regression test and will be part of the LilyPond distribution.
171
172 @subsection Desired file formatting
173
174 Files that are part of the LilyPond distribution have Unix-style line
175 endings (LF), rather than DOS (CR+LF) or MacOS 9 and earlier (CR).  Make
176 sure you use the necessary tools to ensure that Unix-style line endings are
177 preserved in the patches you create.
178
179 Tab characters should not be included in files for distribution.  All
180 indentation should be done with spaces.  Most editors have settings to
181 allow the setting of tab stops and ensuring that no tab characters are
182 included in the file.
183
184 Scheme files and LilyPond files should be written according to standard
185 style guidelines.  Scheme file guidelines can be found at
186 @uref{http://community.schemewiki.org/?scheme-style}.  Following these
187 guidelines will make your code easier to read.  Both you and others that
188 work on your code will be glad you followed these guidelines.
189
190 For LilyPond files, you should follow the guidelines for LilyPond snippets
191 in the documentation.  You can find these guidelines at
192 @ref{Texinfo introduction and usage policy}.
193
194 @node Finding functions
195 @section Finding functions
196
197 When making changes or fixing bugs in LilyPond, one of the initial
198 challenges is finding out where in the code tree the functions to
199 be modified live.  With nearly 3000 files in the source tree,
200 trial-and-error searching is generally ineffective.  This section
201 describes a process for finding interesting code.
202
203 @subsection Using the ROADMAP
204
205 The file ROADMAP is located in the main directory of the lilypond source.
206 ROADMAP lists all of the directories in the LilyPond source tree, along
207 with a brief description of the kind of files found in each directory.
208 This can be a very helpful tool for deciding which directories to search
209 when looking for a function.
210
211
212 @subsection Using grep to search
213
214 Having identified a likely subdirectory to search, the grep utility can
215 be used to search for a function name.  The format of the grep command is
216
217 @example
218 grep -i functionName subdirectory/*
219 @end example
220
221 This command will search all the contents of the directory subdirectory/
222 and display every line in any of the files that contains
223 functionName.  The @option{-i} option makes @command{grep} ignore
224 case -- this can be very useful if you are not yet familiar with
225 our capitalization conventions.
226
227 The most likely directories to grep for function names are @file{scm/} for
228 scheme files, ly/ for lilypond input (@file{*.ly}) files, and @file{lily/} for C++
229 files.
230
231
232 @subsection Using git grep to search
233
234 If you have used git to obtain the source, you have access to a
235 powerful tool to search for functions.  The command:
236
237 @example
238 git grep functionName
239 @end example
240
241 will search through all of the files that are present in the git
242 repository looking for functionName.  It also presents the results
243 of the search using @code{less}, so the results are displayed one page
244 at a time.
245
246 @subsection Searching on the git repository at Savannah
247
248 You can also use the equivalent of git grep on the Savannah server.
249
250 @itemize
251
252 @item
253 Go to http://git.sv.gnu.org/gitweb/?p=lilypond.git
254
255 @item
256 In the pulldown box that says commit, select grep.
257
258 @item
259 Type functionName in the search box, and hit enter/return
260
261 @end itemize
262
263 This will initiate a search of the remote git repository.
264
265
266 @node Code style
267 @section Code style
268
269 This section describes style guidelines for LilyPond
270 source code.
271
272 @menu
273 * Languages::
274 * Filenames::
275 * Indentation::
276 * Naming conventions::
277 * Broken code::
278 * Code comments::
279 * Handling errors::
280 * Localization::
281 @end menu
282
283
284 @node Languages
285 @subsection Languages
286
287 C++ and Python are preferred.  Python code should use PEP 8.
288
289
290 @node Filenames
291 @subsection Filenames
292
293 Definitions of classes that are only accessed via pointers (*) or
294 references (&) shall not be included as include files.
295
296 @verbatim
297    filenames
298
299         ".hh"   Include files
300              ".cc"      Implementation files
301              ".icc"     Inline definition files
302              ".tcc"     non inline Template defs
303
304    in emacs:
305
306              (setq auto-mode-alist
307                    (append '(("\\.make$" . makefile-mode)
308                         ("\\.cc$" . c++-mode)
309                         ("\\.icc$" . c++-mode)
310                         ("\\.tcc$" . c++-mode)
311                         ("\\.hh$" . c++-mode)
312                         ("\\.pod$" . text-mode)
313                         )
314                       auto-mode-alist))
315 @end verbatim
316
317 The class Class_name is coded in @q{class-name.*}
318
319
320 @node Indentation
321 @subsection Indentation
322
323 Standard GNU coding style is used.
324
325 @subsubheading Indenting files with @code{fixcc.py} (recommended)
326
327 LilyPond provides a python script that will adjust the indentation
328 and spacing on a @code{.cc} or @code{.hh} file to very near the
329 GNU standard:
330
331 @example
332 scripts/auxiliar/fixcc.py FILENAME
333 @end example
334
335 This can be run on all files at once, but this is not recommended
336 for normal contributors or developers.
337
338 @smallexample
339 scripts/auxiliar/fixcc.py \
340   $(find flower lily -name '*cc' -o -name '*hh' | grep -v /out)
341 @end smallexample
342
343
344 @subsubheading Indenting with emacs
345
346 The following hooks will produce indentation which is similar to
347 our official indentation as produced with @code{fixcc.py}.
348
349 @example
350 (add-hook 'c++-mode-hook
351      '(lambda ()
352         (c-set-style "gnu")
353         (setq indent-tabs-mode nil))
354 @end example
355
356 If you like using font-lock, you can also add this to your
357 @file{.emacs}:
358
359 @example
360 (setq font-lock-maximum-decoration t)
361 (setq c++-font-lock-keywords-3
362       (append
363        c++-font-lock-keywords-3
364        '(("\\b\\(a-zA-Z_?+_\\)\\b" 1 font-lock-variable-name-face) ("\\b\\(A-Z?+a-z_?+\\)\\b" 1 font-lock-type-face))
365        ))
366 @end example 
367
368
369 @subheading Indenting with vim
370
371 Although emacs indentation is the GNU standard, acceptable
372 indentation can usually be accomplished with vim.  Some hints for
373 vim are as follows:
374
375 A workable .vimrc:
376
377 @example
378 set cindent
379 set smartindent
380 set autoindent
381 set expandtab
382 set softtabstop=2
383 set shiftwidth=2
384 filetype plugin indent on
385 set incsearch
386 set ignorecase smartcase
387 set hlsearch
388 set confirm
389 set statusline=%F%m%r%h%w\ %@{&ff@}\ %Y\ [ASCII=\%03.3b]\ [HEX=\%02.2B]\ %04l,%04v\ %p%%\ [LEN=%L]
390 set laststatus=2
391 set number
392 " Remove trailing whitespace on write
393 autocmd BufWritePre * :%s/\s\+$//e
394 @end example
395
396 With this @file{.vimrc}, files can be reindented automatically by
397 highlighting the lines to be indented in visual mode (use V to
398 enter visual mode) and pressing @code{=}.
399
400 A @file{scheme.vim} file will help improve the indentation.  This
401 one was suggested by Patrick McCarty.  It should be saved in
402 @file{~/.vim/after/syntax/scheme.vim}.
403
404 @example
405 " Additional Guile-specific 'forms'
406 syn keyword schemeSyntax define-public define*-public
407 syn keyword schemeSyntax define* lambda* let-keywords*
408 syn keyword schemeSyntax defmacro defmacro* define-macro
409 syn keyword schemeSyntax defmacro-public defmacro*-public
410 syn keyword schemeSyntax use-modules define-module
411 syn keyword schemeSyntax define-method define-class
412
413 " Additional LilyPond-specific 'forms'
414 syn keyword schemeSyntax define-markup-command define-markup-list-command
415 syn keyword schemeSyntax define-safe-public define-music-function
416 syn keyword schemeSyntax def-grace-function
417
418 " All of the above should influence indenting too
419 set lw+=define-public,define*-public
420 set lw+=define*,lambda*,let-keywords*
421 set lw+=defmacro,defmacro*,define-macro
422 set lw+=defmacro-public,defmacro*-public
423 set lw+=use-modules,define-module
424 set lw+=define-method,define-class
425 set lw+=define-markup-command,define-markup-list-command
426 set lw+=define-safe-public,define-music-function
427 set lw+=def-grace-function
428
429 " These forms should not influence indenting
430 set lw-=if
431 set lw-=set!
432
433 " Try to highlight all ly: procedures
434 syn match schemeFunc "ly:[^) ]\+"
435 @end example
436
437
438 @node Naming conventions
439 @subsection Naming Conventions
440
441 Naming conventions have been established for LilyPond
442 source code.
443
444 @subheading Classes and Types
445
446 Classes begin with an uppercase letter, and words
447 in class names are separated with @code{_}:
448
449 @verbatim
450 This_is_a_class
451 @end verbatim
452
453 @subheading Members
454
455 Member variable names end with an underscore:
456
457 @verbatim
458 Type Class::member_
459 @end verbatim
460
461 @subheading Macros
462
463 Macro names should be written in uppercase completely,
464 with words separated by @code{_}:
465
466 @verbatim
467 THIS_IS_A_MACRO
468 @end verbatim
469
470 @subheading Variables
471
472 Variable names should be complete words, rather than abbreviations.
473 For example, it is preferred to use @code{thickness} rather than
474 @code{th} or @code{t}.
475
476 Multi-word variable names in C++ should have the words separated
477 by the underscore character (@q{_}):
478
479 @verbatim
480 cxx_multiword_variable
481 @end verbatim
482
483 Multi-word variable names in Scheme should have the words separated
484 by a hyphen (@q{-}):
485
486 @verbatim
487 scheme-multiword-variable
488 @end verbatim
489
490 @node Broken code
491 @subsection Broken code
492
493 Do not write broken code.  This includes hardwired dependencies,
494 hardwired constants, slow algorithms and obvious limitations.  If
495 you can not avoid it, mark the place clearly, and add a comment
496 explaining shortcomings of the code.
497
498 Ideally, the comment marking the shortcoming would include
499 TODO, so that it is marked for future fixing.
500
501 We reject broken-in-advance on principle.
502
503
504 @node Code comments
505 @subsection Code comments
506
507 Comments may not be needed if descriptive variable names are used
508 in the code and the logic is straightforward.  However, if the
509 logic is difficult to follow, and particularly if non-obvious
510 code has been included to resolve a bug, a comment describing
511 the logic and/or the need for the non-obvious code should be included.
512
513 There are instances where the current code could be commented better.
514 If significant time is required to understand the code as part of
515 preparing a patch, it would be wise to add comments reflecting your
516 understanding to make future work easier.
517
518
519 @node Handling errors
520 @subsection Handling errors
521
522 As a general rule, you should always try to continue computations,
523 even if there is some kind of error.  When the program stops, it
524 is often very hard for a user to pinpoint what part of the input
525 causes an error.  Finding the culprit is much easier if there is
526 some viewable output.
527
528 So functions and methods do not return errorcodes, they never
529 crash, but report a programming_error and try to carry on.
530
531 Error and warning messages need to be localized.
532
533
534 @node Localization
535 @subsection Localization
536
537 This document provides some guidelines to help programmers write
538 proper user
539 messages.  To help translations, user messages must follow
540 uniform conventions.  Follow these rules when coding for LilyPond.
541 Hopefully, this can be replaced by general GNU guidelines in the
542 future.  Even better would be to have an English (en_BR, en_AM)
543 guide helping programmers writing consistent messages for all GNU
544 programs.
545
546 Non-preferred messages are marked with `+'.  By convention,
547 ungrammatical examples are marked with `*'.  However, such ungrammatical
548 examples may still be preferred.
549
550 @itemize
551
552 @item
553 Every message to the user should be localized (and thus be marked
554 for localization).  This includes warning and error messages.
555
556 @item
557 Do not localize/gettextify:
558
559 @itemize
560 @item
561 `programming_error ()'s
562
563 @item
564 `programming_warning ()'s
565
566 @item
567 debug strings
568
569 @item
570 output strings (PostScript, TeX, etc.)
571
572 @end itemize
573
574 @item
575 Messages to be localized must be encapsulated in `_ (STRING)' or
576 `_f (FORMAT, ...)'. E.g.:
577
578 @example
579 warning (_ ("need music in a score"));
580 error (_f ("cannot open file: `%s'", file_name));
581 @end example
582
583 In some rare cases you may need to call `gettext ()' by hand.  This
584 happens when you pre-define (a list of) string constants for later
585 use.  In that case, you'll probably also need to mark these string
586 constants for translation, using `_i (STRING)'.  The `_i' macro is
587 a no-op, it only serves as a marker for `xgettext'.
588
589 @example
590 char const* messages[] = @{
591   _i ("enable debugging output"),
592   _i ("ignore lilypond version"),
593   0
594 @};
595
596 void
597 foo (int i)
598 @{
599   puts (gettext (messages i));
600 @}
601 @end example
602
603 See also @file{flower/getopt-long.cc} and @file{lily/main.cc}.
604
605 @item
606 Do not use leading or trailing whitespace in messages.  If you need
607 whitespace to be printed, prepend or append it to the translated
608 message
609
610 @example
611 message ("Calculating line breaks..." + " ");
612 @end example
613
614 @item
615 Error or warning messages displayed with a file name and line
616 number never start with a capital, eg,
617
618 @example
619 foo.ly: 12: not a duration: 3
620 @end example
621
622 Messages containing a final verb, or a gerund (`-ing'-form) always
623 start with a capital.  Other (simpler) messages start with a
624 lowercase letter
625
626 @example
627 Processing foo.ly...
628 `foo': not declared.
629 Not declaring: `foo'.
630 @end example
631
632 @item
633 Avoid abbreviations or short forms, use `cannot' and `do not'
634 rather than `can't' or `don't'
635 To avoid having a number of different messages for the same
636 situation, well will use quoting like this `"message: `%s'"' for all
637 strings.  Numbers are not quoted:
638
639 @example
640 _f ("cannot open file: `%s'", name_str)
641 _f ("cannot find character number: %d", i)
642 @end example
643
644 @item
645 Think about translation issues.  In a lot of cases, it is better to
646 translate a whole message.  English grammar must not be imposed on the
647 translator.  So, instead of
648
649 @example
650 stem at  + moment.str () +  does not fit in beam
651 @end example
652
653 have
654
655 @example
656 _f ("stem at %s does not fit in beam", moment.str ())
657 @end example
658
659 @item
660 Split up multi-sentence messages, whenever possible.  Instead of
661
662 @example
663 warning (_f ("out of tune!  Can't find: `%s'", "Key_engraver"));
664 warning (_f ("cannot find font `%s', loading default", font_name));
665 @end example
666
667 rather say:
668
669 @example
670 warning (_ ("out of tune:"));
671 warning (_f ("cannot find: `%s', "Key_engraver"));
672 warning (_f ("cannot find font: `%s', font_name));
673 warning (_f ("Loading default font"));
674 @end example
675
676 @item
677 If you must have multiple-sentence messages, use full punctuation.
678 Use two spaces after end of sentence punctuation.  No punctuation
679 (esp. period) is used at the end of simple messages.
680
681 @example
682 _f ("Non-matching braces in text `%s', adding braces", text)
683 _ ("Debug output disabled.  Compiled with NPRINT.")
684 _f ("Huh?  Not a Request: `%s'.  Ignoring.", request)
685 @end example
686
687 @item
688 Do not modularize too much; words frequently cannot be translated
689 without context.  It is probably safe to treat most occurrences of
690 words like stem, beam, crescendo as separately translatable words.
691
692 @item
693 When translating, it is preferable to put interesting information
694 at the end of the message, rather than embedded in the middle.
695 This especially applies to frequently used messages, even if this
696 would mean sacrificing a bit of eloquency.  This holds for original
697 messages too, of course.
698
699 @example
700 en: cannot open: `foo.ly'
701 +   nl: kan `foo.ly' niet openen (1)
702 kan niet openen: `foo.ly'*   (2)
703 niet te openen: `foo.ly'*    (3)
704 @end example
705
706
707 The first nl message, although grammatically and stylistically
708 correct, is not friendly for parsing by humans (even if they speak
709 dutch).  I guess we would prefer something like (2) or (3).
710
711 @item
712 Do not run make po/po-update with GNU gettext < 0.10.35
713
714 @end itemize
715
716
717 @node Warnings Errors Progress and Debug Output
718 @section Warnings, Errors, Progress and Debug Output
719
720 @unnumberedsubsec Available log levels
721
722 LilyPond has several loglevels, which specify how verbose the output on
723 the console should be:
724 @itemize
725 @item NONE: No output at all, even on failure
726 @item ERROR: Only error messages
727 @item WARN: Only error messages and warnings
728 @item BASIC_PROGRESS: Warnings, errors and basic progress (success, etc.)
729 @item PROGRESS: Warnings, errors and full progress messages
730 @item INFO: Warnings, errors, progress and more detailed information (default)
731 @item DEBUG: All messages, including vull debug messages (very verbose!)
732 @end itemize
733
734 The loglevel can either be set with the environment variable
735 @code{LILYPOND_LOGLEVEL} or on the command line with the @option{--loglevel=...}
736 option.
737
738 @unnumberedsubsec Functions for debug and log output
739
740 LilyPond has two different types of error and log functions:
741 @itemize 
742
743 @item
744 If a warning or error is caused by an identified position in the input file,
745 e.g. by a grob or by a music expression, the functions of the @code{Input}
746 class provide logging functionality that prints the position of the message
747 in addition to the message.
748
749 @item
750 If a message can not be associated with a particular position in an input file,
751 e.g. the output file cannot be written, then the functions in the 
752 @code{flower/include/warn.hh} file will provide logging functionality that 
753 only prints out the message, but no location.
754
755 @end itemize
756
757 There are also Scheme functions to access all of these logging functions from
758 scheme.  In addition, the Grob class contains some convenience wrappers for
759 even easier access to these functions.
760
761 The message and debug functions in @code{warn.hh} also have an optional 
762 argument @code{newline}, which specifies whether the message should always
763 start on a new line or continue a previous message.
764 By default, @code{progress_indication} does NOT start on a new line, but rather
765 continue the previous output.  They also do not have a particular input
766 position associated, so there are no progress functions in the Input class.
767 All other functions by default start their output on a new line.
768
769 The error functions come in three different flavors: fatal error messages,
770 programming error messages and normal error messages.  Errors written
771 by the @code{error ()} function will cause LilyPond to exit immediately,
772 errors by @code{Input::error ()} will continue the compilation, but
773 return a non-zero return value of the lilypond call (i.e. indicate an 
774 unsuccessful program execution).  All other errors will be printed on the 
775 console, but not exit LilyPond or indicate an unsuccessful return code.
776 Their only differences to a warnings are the displayed text and that
777 they will be shown with loglevel @code{ERROR}.
778
779 If the Scheme option @code{warning-as-error} is set, any warning will be
780 treated as if @code{Input::error} was called.
781
782
783 @unnumberedsubsec All logging functions at a glance
784
785 @multitable @columnfractions 0.16 0.42 0.42
786 @headitem
787 @tab C++, no location
788 @tab C++ from input location
789
790 @item ERROR
791 @tab @code{error ()}, @code{programming_error (msg)}, @code{non_fatal_error (msg)}
792 @tab @code{Input::error (msg)}, @code{Input::programming_error (msg)}
793
794 @item WARN
795 @tab @code{warning (msg)}
796 @tab @code{Input::warning (msg)}
797
798 @item BASIC
799 @tab @code{successful (msg)}
800 @tab -
801
802 @item PROGRESS
803 @tab @code{progress_indication (msg)}
804 @tab -
805
806 @item INFO
807 @tab @code{message (msg)}
808 @tab @code{Input::message (msg)}
809
810 @item DEBUG
811 @tab @code{debug_output (msg)}
812 @tab @code{Input::debug_output (msg)}
813
814 @item @tab @tab
815
816 @headitem
817 @tab C++ from a Grob
818 @tab Scheme, music expression
819
820 @item ERROR
821 @tab @code{Grob::programming_error (msg)}
822 @tab -
823
824 @item WARN
825 @tab @code{Grob::warning (msg)}
826 @tab @code{(ly:music-warning music msg)}
827
828 @item BASIC
829 @tab -
830 @tab -
831
832 @item PROGRESS
833 @tab -
834 @tab -
835
836 @item INFO
837 @tab -
838 @tab @code{(ly:music-message music msg)}
839
840 @item DEBUG
841 @tab -
842 @tab -
843
844 @item @tab @tab
845
846 @headitem
847 @tab Scheme, no location
848 @tab Scheme, input location
849
850 @item ERROR
851 @tab -
852 @tab @code{(ly:error msg args)}, @code{(ly:programming-error msg args)}
853
854 @item WARN
855 @tab @code{(ly:warning msg args)}
856 @tab @code{(ly:input-warning input msg args)}
857
858 @item BASIC
859 @tab @code{(ly:success msg args)}
860 @tab -
861
862 @item PROGRESS
863 @tab @code{(ly:progress msg args)}
864 @tab -
865
866 @item INFO
867 @tab @code{(ly:message msg args)}
868 @tab @code{(ly:input-message input msg args)}
869
870 @item DEBUG
871 @tab @code{(ly:debug msg args)}
872 @tab -
873
874 @end multitable
875
876
877
878
879 @node Debugging LilyPond
880 @section Debugging LilyPond
881
882 The most commonly used tool for debugging LilyPond is the GNU
883 debugger gdb.  The gdb tool is used for investigating and debugging
884 core Lilypond code written in C++.  Another tool is available for
885 debugging Scheme code using the Guile debugger.  This section
886 describes how to use both gdb and the Guile Debugger.
887
888 @menu
889 * Debugging overview::
890 * Debugging C++ code::
891 * Debugging Scheme code::
892 @end menu
893
894 @node Debugging overview
895 @subsection Debugging overview
896
897 Using a debugger simplifies troubleshooting in at least two ways.
898
899 First, breakpoints can be set to pause execution at any desired point.
900 Then, when execution has paused, debugger commands can be issued to
901 explore the values of various variables or to execute functions.
902
903 Second, the debugger can display a stack trace, which shows the
904 sequence in which functions have been called and the arguments
905 passed to the called functions.
906
907 @node Debugging C++ code
908 @subsection Debugging C++ code
909
910 The GNU debugger, gdb, is the principal tool for debugging C++ code.
911
912 @subheading Compiling LilyPond for use with gdb
913
914 In order to use gdb with LilyPond, it is necessary to compile
915 LilyPond with debugging information.  This is accomplished by running
916 the following commands in the main LilyPond source directory.
917
918 @example
919 ./configure  --disable-optimising
920 make
921 @end example
922
923 This will create a version of LilyPond containing debugging
924 information that will allow the debugger to tie the source code
925 to the compiled code.
926
927 You should not do @var{make install} if you want to use a debugger
928 with LilyPond.  The @var{make install} command will strip debugging
929 information from the LilyPond binary.
930
931 @subheading Typical gdb usage
932
933 Once you have compiled the Lilypond image with the necessary
934 debugging information it will have been written to a location in a
935 subfolder of your current working directory:
936
937 @example
938 out/bin/lilypond
939 @end example
940
941 This is important as you will need to let gdb know where to find the
942 image containing the symbol tables.  You can invoke gdb from the
943 command line using the following:
944
945 @example
946 gdb out/bin/lilypond
947 @end example
948 @noindent
949 This loads the LilyPond symbol tables into gdb.  Then, to run
950 LilyPond on @file{test.ly} under the debugger, enter the following:
951
952 @example
953 run test.ly
954 @end example
955
956 @noindent
957 at the gdb prompt.
958
959 As an alternative to running gdb at the command line you may try
960 a graphical interface to gdb such as ddd:
961
962 @example
963 ddd out/bin/lilypond
964 @end example
965
966 You can also use sets of standard gdb commands stored in a .gdbinit
967 file (see next section).
968
969 @subheading Typical .gdbinit files
970
971 The behavior of gdb can be readily customized through the use of a
972 @var{.gdbinit} file.  A @var{.gdbinit} file is a file named
973 @var{.gdbinit} (notice the @qq{.} at the beginning of the file name)
974 that is placed in a user's home directory.
975
976 The @var{.gdbinit} file below is from Han-Wen.  It sets breakpoints
977 for all errors and defines functions for displaying scheme objects
978 (ps), grobs (pgrob), and parsed music expressions (pmusic).
979
980 @example
981 file lily/out/lilypond
982 b programming_error
983 b Grob::programming_error
984
985 define ps
986    print ly_display_scm($arg0)
987 end
988 define pgrob
989   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
990   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
991   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
992   print ly_display_scm($arg0->object_alist_)
993 end
994 define pmusic
995   print ly_display_scm($arg0->self_scm_)
996   print ly_display_scm($arg0->mutable_property_alist_)
997   print ly_display_scm($arg0->immutable_property_alist_)
998 end
999 @end example
1000
1001 @node Debugging Scheme code
1002 @subsection Debugging Scheme code
1003
1004 Scheme code can be developed using the Guile command line
1005 interpreter @code{top-repl}.  You can either investigate
1006 interactively using just Guile or you can use the debugging
1007 tools available within Guile.
1008
1009 @subheading Using Guile interactively with LilyPond
1010
1011 In order to experiment with Scheme programming in the LilyPond
1012 environment, it is necessary to have a Guile interpreter that
1013 has all the LilyPond modules loaded.  This requires the following
1014 steps.
1015
1016 First, define a Scheme symbol for the active module in the @file{.ly} file:
1017
1018 @example
1019 #(module-define! (resolve-module '(guile-user))
1020                  'lilypond-module (current-module))
1021 @end example
1022
1023 Now place a Scheme function in the @file{.ly} file that gives an
1024 interactive Guile prompt:
1025
1026 @example
1027 #(top-repl)
1028 @end example
1029
1030 When the @file{.ly} file is compiled, this causes the compilation to be
1031 interrupted and an interactive guile prompt to appear.  Once the
1032 guile prompt appears, the LilyPond active module must be set as the
1033 current guile module:
1034
1035 @example
1036 guile> (set-current-module lilypond-module)
1037 @end example
1038
1039 You can demonstrate these commands are operating properly by typing the name
1040 of a LilyPond public scheme function to check it has been defined:
1041
1042 @example
1043 guile> fret-diagram-verbose-markup
1044 #<procedure fret-diagram-verbose-markup (layout props marking-list)>
1045 @end example
1046
1047 If the LilyPond module has not been correctly loaded, an error
1048 message will be generated:
1049
1050 @example
1051 guile> fret-diagram-verbose-markup
1052 ERROR: Unbound variable: fret-diagram-verbose-markup
1053 ABORT: (unbound-variable)
1054 @end example
1055
1056 Once the module is properly loaded, any valid LilyPond Scheme
1057 expression can be entered at the interactive prompt.
1058
1059 After the investigation is complete, the interactive guile
1060 interpreter can be exited:
1061
1062 @example
1063 guile> (quit)
1064 @end example
1065
1066 The compilation of the @file{.ly} file will then continue.
1067
1068 @subheading Using the Guile debugger
1069
1070 To set breakpoints and/or enable tracing in Scheme functions, put
1071
1072 @example
1073 \include "guile-debugger.ly"
1074 @end example
1075
1076 in your input file after any scheme procedures you have defined in
1077 that file.  This will invoke the Guile command-line after having set
1078 up the environment for the debug command-line.  When your input file
1079 is processed, a guile prompt will be displayed.  You may now enter
1080 commands to set up breakpoints and enable tracing by the Guile debugger.
1081
1082 @subheading Using breakpoints
1083
1084 At the guile prompt, you can set breakpoints with
1085 the @code{set-break!} procedure:
1086
1087 @example
1088 guile> (set-break! my-scheme-procedure)
1089 @end example
1090
1091 Once you have set the desired breakpoints, you exit the guile repl frame
1092 by typing:
1093
1094 @example
1095 guile> (quit)
1096 @end example
1097
1098 Then, when one of the scheme routines for which you have set
1099 breakpoints is entered, guile will interrupt execution in a debug
1100 frame.  At this point you will have access to Guile debugging
1101 commands.  For a listing of these commands, type:
1102
1103 @example
1104 debug> help
1105 @end example
1106
1107 Alternatively you may code the breakpoints in your Lilypond source
1108 file using a command such as:
1109
1110 @example
1111 #(set-break! my-scheme-procedure)
1112 @end example
1113
1114 immediately after the @code{\include} statement.  In this case the
1115 breakpoint will be set straight after you enter the @code{(quit)}
1116 command at the guile prompt.
1117
1118 Embedding breakpoint commands like this is particularly useful if
1119 you want to look at how the Scheme procedures in the @file{.scm}
1120 files supplied with LilyPond work.  To do this, edit the file in
1121 the relevant directory to add this line near the top:
1122
1123 @example
1124 (use-modules (scm guile-debugger))
1125 @end example
1126
1127 Now you can set a breakpoint after the procedure you are interested
1128 in has been declared.  For example, if you are working on routines
1129 called by @var{print-book-with} in @file{lily-library.scm}:
1130
1131 @example
1132 (define (print-book-with parser book process-procedure)
1133   (let* ((paper (ly:parser-lookup parser '$defaultpaper))
1134          (layout (ly:parser-lookup parser '$defaultlayout))
1135          (outfile-name (get-outfile-name parser)))
1136     (process-procedure book paper layout outfile-name)))
1137
1138 (define-public (print-book-with-defaults parser book)
1139   (print-book-with parser book ly:book-process))
1140
1141 (define-public (print-book-with-defaults-as-systems parser book)
1142   (print-book-with parser book ly:book-process-to-systems))
1143
1144 @end example
1145
1146 At this point in the code you could add this to set a breakpoint at
1147 print-book-with:
1148
1149 @example
1150 (set-break! print-book-with)
1151 @end example
1152
1153 @subheading Tracing procedure calls and evaluator steps
1154
1155 Two forms of trace are available:
1156
1157 @example
1158 (set-trace-call! my-scheme-procedure)
1159 @end example
1160
1161 and
1162
1163 @example
1164 (set-trace-subtree! my-scheme-procedure)
1165 @end example
1166
1167 @code{set-trace-call!} causes Scheme to log a line to the standard
1168 output to show when the procedure is called and when it exits.
1169
1170 @code{set-trace-subtree!} traces every step the Scheme evaluator
1171 performs in evaluating the procedure.
1172
1173 @node Tracing object relationships
1174 @section Tracing object relationships
1175
1176 Understanding the LilyPond source often boils down to figuring out what
1177 is happening to the Grobs.  Where (and why) are they being created,
1178 modified and destroyed? Tracing Lily through a debugger in order to
1179 identify these relationships can be time-consuming and tedious.
1180
1181 In order to simplify this process, a facility has been added to
1182 display the grobs that are created and the properties that are set
1183 and modified.  Although it can be complex to get set up, once set up
1184 it easily provides detailed information about the life of grobs
1185 in the form of a network graph.
1186
1187 Each of the steps necessary to use the graphviz utility
1188 is described below.
1189
1190 @enumerate
1191
1192 @item Installing graphviz
1193
1194 In order to create the graph of the object relationships, it is
1195 first necessary to install Graphviz.  graphviz is available for a
1196 number of different platforms:
1197
1198 @example
1199 @uref{http://www.graphviz.org/Download..php}
1200 @end example
1201
1202 @item Modifying config.make
1203
1204 In order for the Graphviz tool to work, config.make must be modified.
1205 It is probably a good idea to first save a copy of config.make under
1206 a different name.  Then, edit config.make by removing every occurrence
1207 of @option{-DNDEBUG}.
1208
1209 @item Rebuilding LilyPond
1210
1211 The executable code of LilyPond must be rebuilt from scratch:
1212
1213 @example
1214 make -C lily clean && make -C lily
1215 @end example
1216
1217 @item Create a graphviz-compatible @file{.ly} file
1218
1219 In order to use the graphviz utility, the @file{.ly} file must include
1220 @file{ly/graphviz-init.ly}, and should then specify the
1221 grobs and symbols that should be tracked.  An example of this
1222 is found in @file{input/regression/graphviz.ly}.
1223
1224 @item Run lilypond with output sent to a log file
1225
1226 The Graphviz data is sent to stderr by lilypond, so it is
1227 necessary to redirect stderr to a logfile:
1228
1229 @example
1230 lilypond graphviz.ly 2> graphviz.log
1231 @end example
1232
1233 @item Edit the logfile
1234
1235 The logfile has standard lilypond output, as well as the Graphviz
1236 output data.  Delete everything from the beginning of the file
1237 up to but not including the first occurrence of @code{digraph}.
1238
1239 Also, delete the final liypond message about successs from the end
1240 of the file.
1241
1242 @item Process the logfile with @code{dot}
1243
1244 The directed graph is created from the log file with the program
1245 @code{dot}:
1246
1247 @example
1248 dot -Tpdf graphviz.log > graphviz.pdf
1249 @end example
1250
1251 @end enumerate
1252
1253 The pdf file can then be viewed with any pdf viewer.
1254
1255 When compiled without @option{-DNDEBUG}, lilypond may run slower
1256 than normal.  The original configuration can be restored by either
1257 renaming the saved copy of @code{config.make} or rerunning
1258 @code{configure}.  Then rebuild lilypond with
1259
1260 @example
1261 make -C lily clean && make -C lily
1262 @end example
1263
1264
1265 @node Adding or modifying features
1266 @section Adding or modifying features
1267
1268 When a new feature is to be added to LilyPond, it is necessary to
1269 ensure that the feature is properly integrated to maintain
1270 its long-term support.  This section describes the steps necessary
1271 for feature addition and modification.
1272
1273
1274 @menu
1275 * Write the code::
1276 * Write regression tests::
1277 * Write convert-ly rule::
1278 * Automatically update documentation::
1279 * Manually update documentation::
1280 * Edit changes.tely::
1281 * Verify successful build::
1282 * Verify regression tests::
1283 * Post patch for comments::
1284 * Push patch::
1285 * Closing the issues::
1286 @end menu
1287
1288 @node Write the code
1289 @subsection Write the code
1290
1291 You should probably create a new git branch for writing the code, as that
1292 will separate it from the master branch and allow you to continue
1293 to work on small projects related to master.
1294
1295 Please be sure to follow the rules for programming style discussed
1296 earlier in this chapter.
1297
1298
1299 @node Write regression tests
1300 @subsection Write regression tests
1301
1302 In order to demonstrate that the code works properly, you will
1303 need to write one or more regression tests.  These tests are
1304 typically @file{.ly} files that are found in @file{input/regression}.
1305
1306 Regression tests should be as brief as possible to demonstrate the
1307 functionality of the code.
1308
1309 Regression tests should generally cover one issue per test.  Several
1310 short, single-issue regression tests are preferred to a single, long,
1311 multiple-issue regression test.
1312
1313 Use existing regression tests as templates to demonstrate the type of
1314 header information that should be included in a regression test.
1315
1316
1317 @node Write convert-ly rule
1318 @subsection Write convert-ly rule
1319
1320 If the modification changes the input syntax, a convert-ly rule
1321 should be written to automatically update input files from older
1322 versions.
1323
1324 convert-ly rules are found in python/convertrules.py
1325
1326 If possible, the convert-ly rule should allow automatic updating
1327 of the file.  In some cases, this will not be possible, so the
1328 rule will simply point out to the user that the feature needs
1329 manual correction.
1330
1331 @subsubheading Updating version numbers
1332
1333 If a development release occurs between you writing your patch and
1334 having it approved+pushed, you will need to update the version
1335 numbers in your tree.  This can be done with:
1336
1337 @example
1338 scripts/auxiliar/update-patch-version old.version.number new.version.number
1339 @end example
1340
1341 It will change all files in git, so use with caution and examine
1342 the resulting diff.
1343
1344
1345 @node Automatically update documentation
1346 @subsection Automatically update documentation
1347
1348 @command{convert-ly} should be used to update the documentation,
1349 the snippets, and the regression tests.  This not only makes the
1350 necessary syntax changes, it also tests the @command{convert-ly}
1351 rules.
1352
1353 The automatic updating is performed by moving to the top-level
1354 source directory, then running:
1355
1356 @example
1357 scripts/auxiliar/update-with-convert-ly.sh
1358 @end example
1359
1360 If you did an out-of-tree build, pass in the relative path:
1361
1362 @example
1363 BUILD_DIR=../build-lilypond/ scripts/auxiliar/update-with-convert-ly.sh
1364 @end example
1365
1366
1367 @node Manually update documentation
1368 @subsection Manually update documentation
1369
1370 Where the convert-ly rule is not able to automatically update the inline
1371 lilypond code in the documentation (i.e. if a NOT_SMART rule is used), the
1372 documentation must be manually updated.  The inline snippets that require
1373 changing must be changed in the English version of the docs and all
1374 translated versions.  If the inline code is not changed in the
1375 translated documentation, the old snippets will show up in the
1376 English version of the documentation.
1377
1378 Where the convert-ly rule is not able to automatically update snippets
1379 in Documentation/snippets/, those snippets must be manually updated.
1380 Those snippets should be copied to Documentation/snippets/new.  The
1381 comments at the top of the snippet describing its automatic generation
1382 should be removed.  All translated texidoc strings should be removed.
1383 The comment @qq{% begin verbatim} should be removed.  The syntax of
1384 the snippet should then be manually edited.
1385
1386 Where snippets in Documentation/snippets are made obsolete, the snippet
1387 should be copied to Documentation/snippets/new.  The comments and
1388 texidoc strings should be removed as described above.  Then the body
1389 of the snippet should be changed to:
1390
1391 @example
1392 \markup @{
1393   This snippet is deprecated as of version X.Y.Z and
1394   will be removed from the documentation.
1395 @}
1396 @end example
1397
1398 @noindent
1399 where X.Y.Z is the version number for which the convert-ly rule was
1400 written.
1401
1402 Update the snippet files by running:
1403
1404 @example
1405 scripts/auxiliar/makelsr.py
1406 @end example
1407
1408 Where the convert-ly rule is not able to automatically update regression
1409 tests, the regression tests in input/regression should be manually
1410 edited.
1411
1412 Although it is not required, it is helpful if the developer
1413 can write relevant material for inclusion in the Notation
1414 Reference.  If the developer does not feel qualified to write
1415 the documentation, a documentation editor will be able to
1416 write it from the regression tests.  The text that is added to
1417 or removed from the documentation should be changed only in
1418 the English version.
1419
1420
1421 @node Edit changes.tely
1422 @subsection Edit changes.tely
1423
1424 An entry should be added to Documentation/changes.tely to describe
1425 the feature changes to be implemented.  This is especially important
1426 for changes that change input file syntax.
1427
1428 Hints for changes.tely entries are given at the top of the file.
1429
1430 New entries in changes.tely go at the top of the file.
1431
1432 The changes.tely entry should be written to show how the new change
1433 improves LilyPond, if possible.
1434
1435
1436 @node Verify successful build
1437 @subsection Verify successful build
1438
1439 When the changes have been made, successful completion must be
1440 verified by doing
1441
1442 @example
1443 make all
1444 make doc
1445 @end example
1446
1447 When these commands complete without error, the patch is
1448 considered to function successfully.
1449
1450 Developers on Windows who are unable to build LilyPond should
1451 get help from a Linux or OSX developer to do the make tests.
1452
1453
1454 @node Verify regression tests
1455 @subsection Verify regression tests
1456
1457 In order to avoid breaking LilyPond, it is important to verify that
1458 the regression tests succeed, and that no unwanted changes are
1459 introduced into the output.  This process is described in
1460 @ref{Regtest comparison}.
1461
1462 @subheading Typical developer's edit/compile/test cycle
1463
1464 TODO: is @code{[-j@var{X} CPU_COUNT=@var{X}]} useful for
1465 @code{test-baseline}, @code{check}, @code{clean},
1466 @code{test-redo}?  Neil Puttock says it is useful for
1467 everything but @code{clean}, which is disk-limited.
1468 Need to check formally.
1469
1470 @itemize
1471 @item
1472 Initial test:
1473
1474 @example
1475 make [-j@var{X}]
1476 make test-baseline
1477 make [-j@var{X} CPU_COUNT=@var{X}] check
1478 @end example
1479
1480 @item
1481 Edit/compile/test cycle:
1482
1483 @example
1484 @emph{## edit source files, then...}
1485
1486 make clean                    @emph{## only if needed (see below)}
1487 make [-j@var{X}]                    @emph{## only if needed (see below)}
1488 make test-redo                @emph{## redo files differing from baseline}
1489 make [-j@var{X} CPU_COUNT=@var{X}] check  @emph{## CPU_COUNT here?}
1490 @end example
1491
1492 @item
1493 Reset:
1494
1495 @example
1496 make test-clean
1497 @end example
1498 @end itemize
1499
1500 If you modify any source files that have to be compiled (such as
1501 @file{.cc} or @file{.hh} files in @file{flower/} or @file{lily/}),
1502 then you must run @command{make} before @command{make test-redo},
1503 so @command{make} can compile the modified files and relink all
1504 the object files.  If you only modify files which are interpreted,
1505 like those in the @file{scm/} and @file{ly/} directories, then
1506 @command{make} is not needed before @command{make test-redo}.
1507
1508 TODO:  Fix the following paragraph.  You can do @command{rm mf/out/*}
1509 instead of make clean, and you can probably do
1510 @command{make -C  mf/ clean} as well, but I haven't checked it -- cds
1511
1512 Also, if you modify any font definitions in the @file{mf/}
1513 directory then you must run @command{make clean} and
1514 @command{make} before running @command{make test-redo}.  This will
1515 recompile everything, whether modified or not, and takes a lot
1516 longer.
1517
1518 Running @command{make@tie{}check} will leave an HTML page
1519 @file{out/test-results/index.html}.  This page shows all the
1520 important differences that your change introduced, whether in the
1521 layout, MIDI, performance or error reporting.
1522
1523
1524
1525
1526 @node Post patch for comments
1527 @subsection Post patch for comments
1528
1529 See @ref{Uploading a patch for review}.
1530
1531
1532 @node Push patch
1533 @subsection Push patch
1534
1535 Once all the comments have been addressed, the patch can be pushed.
1536
1537 If the author has push privileges, the author will push the patch.
1538 Otherwise, a developer with push privileges will push the patch.
1539
1540
1541 @node Closing the issues
1542 @subsection Closing the issues
1543
1544 Once the patch has been pushed, all the relevant issues should be
1545 closed.
1546
1547 On Rietveld, the author should log in and close the issue either by
1548 using the @q{Edit Issue} link, or by clicking the circled x icon
1549 to the left of the issue name.
1550
1551 If the changes were in response to a feature request on the Google
1552 issue tracker for LilyPond, the author should change the status to
1553 Fixed and a tag @q{fixed_x_y_z} should be added, where the patch was
1554 fixed in version x.y.z.  If
1555 the author does not have privileges to change the status, an email
1556 should be sent to bug-lilypond requesting the BugMeister to change
1557 the status.
1558
1559
1560 @node Iterator tutorial
1561 @section Iterator tutorial
1562
1563 TODO -- this is a placeholder for a tutorial on iterators
1564
1565 Iterators are routines written in C++ that process music expressions
1566 and sent the music events to the appropriate engravers and/or
1567 performers.
1568
1569
1570 @node Engraver tutorial
1571 @section Engraver tutorial
1572
1573 Engravers are C++ classes that catch music events and
1574 create the appropriate grobs for display on the page.  Though the
1575 majority of engravers are responsible for the creation of a single grob,
1576 in some cases (e.g. @code{New_fingering_engraver}), several different grobs
1577 may be created.
1578
1579 Engravers listen for events and acknowledge grobs.  Events are passed to
1580 the engraver in time-step order during the iteration phase.  Grobs are
1581 made available to the engraver when they are created by other engravers
1582 during the iteration phase.
1583
1584
1585 @menu
1586 * Useful methods for information processing::
1587 * Translation process::
1588 * Preventing garbage collection for SCM member variables::
1589 * Listening to music events::
1590 * Acknowledging grobs::
1591 * Engraver declaration/documentation::
1592 @end menu
1593
1594 @node Useful methods for information processing
1595 @subsection Useful methods for information processing
1596
1597 An engraver inherits the following public methods from the Translator
1598 base class, which can be used to process listened events and acknowledged
1599 grobs:
1600
1601 @itemize
1602 @item @code{virtual void initialize ()}
1603 @item @code{void start_translation_timestep ()}
1604 @item @code{void process_music ()}
1605 @item @code{void process_acknowledged ()}
1606 @item @code{void stop_translation_timestep ()}
1607 @item @code{virtual void finalize ()}
1608 @end itemize
1609
1610 These methods are listed in order of translation time, with
1611 @code{initialize ()} and @code{finalize ()} bookending the whole
1612 process.  @code{initialize ()} can be used for one-time initialization
1613 of context properties before translation starts, whereas
1614 @code{finalize ()} is often used to tie up loose ends at the end of
1615 translation: for example, an unterminated spanner might be completed
1616 automatically or reported with a warning message.
1617
1618
1619 @node Translation process
1620 @subsection Translation process
1621
1622 At each timestep in the music, translation proceeds by calling the
1623 following methods in turn:
1624
1625 @code{start_translation_timestep ()} is called before any user
1626 information enters the translators, i.e., no property operations
1627 (\set, \override, etc.) or events have been processed yet.
1628
1629 @code{process_music ()} and @code{process_acknowledged ()} are called
1630 after all events in the current time step have been heard, or all
1631 grobs in the current time step have been acknowledged.  The latter
1632 tends to be used exclusively with engravers which only acknowledge
1633 grobs, whereas the former is the default method for main processing
1634 within engravers.
1635
1636 @code{stop_translation_timestep ()} is called after all user
1637 information has been processed prior to beginning the translation for
1638 the next timestep.
1639
1640
1641 @node Preventing garbage collection for SCM member variables
1642 @subsection Preventing garbage collection for SCM member variables
1643
1644 In certain cases, an engraver might need to ensure private Scheme
1645 variables (with type SCM) do not get swept away by Guile's garbage
1646 collector: for example, a cache of the previous key signature which
1647 must persist between timesteps.  The method
1648 @code{virtual derived_mark () const} can be used in such cases:
1649
1650 @example
1651 Engraver_name::derived_mark ()
1652 @{
1653   scm_gc_mark (private_scm_member_)
1654 @}
1655 @end example
1656
1657
1658 @node Listening to music events
1659 @subsection Listening to music events
1660
1661 External interfaces to the engraver are implemented by protected
1662 macros including one or more of the following:
1663
1664 @itemize
1665 @item @code{DECLARE_TRANSLATOR_LISTENER (event_name)}
1666 @item @code{IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)}
1667 @end itemize
1668
1669 @noindent
1670 where @var{event_name} is the type of event required to provide the
1671 input the engraver needs and @var{Engraver_name} is the name of the
1672 engraver.
1673
1674 Following declaration of a listener, the method is implemented as follows:
1675
1676 @example
1677 IMPLEMENT_TRANSLATOR_LISTENER (Engraver_name, event_name)
1678 void
1679 Engraver_name::listen_event_name (Stream event *event)
1680 @{
1681   ...body of listener method...
1682 @}
1683 @end example
1684
1685
1686 @node Acknowledging grobs
1687 @subsection Acknowledging grobs
1688
1689 Some engravers also need information from grobs as they are created
1690 and as they terminate.  The mechanism and methods to obtain this
1691 information are set up by the macros:
1692
1693 @itemize
1694 @item @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1695 @item @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER (grob_interface)}
1696 @end itemize
1697
1698 where @var{grob_interface} is an interface supported by the
1699 grob(s) which should be acknowledged.  For example, the following
1700 code would declare acknowledgers for a @code{NoteHead} grob (via the
1701 @code{note-head-interface}) and any grobs which support the
1702 @code{side-position-interface}:
1703
1704 @example
1705 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (note_head)}
1706 @code{DECLARE_ACKNOWLEDGER (side_position)}
1707 @end example
1708
1709 The @code{DECLARE_END_ACKNOWLEDGER ()} macro sets up a spanner-specific
1710 acknowledger which will be called whenever a spanner ends.
1711
1712 Following declaration of an acknowledger, the method is coded as follows:
1713
1714 @example
1715 void
1716 Engraver_name::acknowledge_interface_name (Grob_info info)
1717 @{
1718   ...body of acknowledger method...
1719 @}
1720 @end example
1721
1722
1723 @node Engraver declaration/documentation
1724 @subsection Engraver declaration/documentation
1725
1726 An engraver must have a public macro
1727
1728 @itemize
1729 @item @code{TRANSLATOR_DECLARATIONS (Engraver_name)}
1730 @end itemize
1731
1732 @noindent
1733 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver.  This
1734 defines the common variables and methods used by every engraver.
1735
1736 At the end of the engraver file, one or both of the following
1737 macros are generally called to document the engraver in the
1738 Internals Reference:
1739
1740 @itemize
1741 @item @code{ADD_ACKNOWLEDGER (Engraver_name, grob_interface)}
1742 @item @code{ADD_TRANSLATOR (Engraver_name, Engraver_doc,
1743     Engraver_creates, Engraver_reads, Engraver_writes)}
1744 @end itemize
1745
1746 @noindent
1747 where @code{Engraver_name} is the name of the engraver, @code{grob_interface}
1748 is the name of the interface that will be acknowledged,
1749 @code{Engraver_doc} is a docstring for the engraver,
1750 @code{Engraver_creates} is the set of grobs created by the engraver,
1751 @code{Engraver_reads} is the set of properties read by the engraver,
1752 and @code{Engraver_writes} is the set of properties written by
1753 the engraver.
1754
1755 The @code{ADD_ACKNOWLEDGER} and @code{ADD_TRANSLATOR} macros use a
1756 non-standard indentation system.  Each interface, grob, read property,
1757 and write property is on its own line, and the closing parenthesis
1758 and semicolon for the macro all occupy a separate line beneath the final
1759 interface or write property.  See existing engraver files for more
1760 information.
1761
1762
1763 @node Callback tutorial
1764 @section Callback tutorial
1765
1766 TODO -- This is a placeholder for a tutorial on callback functions.
1767
1768 @node LilyPond scoping
1769 @section LilyPond scoping
1770
1771 The Lilypond language has a concept of scoping, i.e. you can do
1772
1773 @example
1774 foo = 1
1775
1776 #(begin
1777    (display (+ foo 2)))
1778 @end example
1779
1780 @noindent with @code{\paper}, @code{\midi} and @code{\header} being
1781 nested scope inside the @file{.ly} file-level scope.  @w{@code{foo = 1}}
1782 is translated in to a scheme variable definition.
1783
1784 This implemented using modules, with each scope being an anonymous
1785 module that imports its enclosing scope's module.
1786
1787 Lilypond's core, loaded from @file{.scm} files, is usually placed in the
1788 @code{lily} module, outside the @file{.ly} level.  In the case of
1789
1790 @example
1791 lilypond a.ly b.ly
1792 @end example
1793
1794 @noindent
1795 we want to reuse the built-in definitions, without changes effected in
1796 user-level @file{a.ly} leaking into the processing of @file{b.ly}.
1797
1798 The user-accessible definition commands have to take care to avoid
1799 memory leaks that could occur when running multiple files.  All
1800 information belonging to user-defined commands and markups is stored in
1801 a manner that allows it to be garbage-collected when the module is
1802 dispersed, either by being stored module-locally, or in weak hash
1803 tables.
1804
1805
1806 @node Scheme->C interface
1807 @section Scheme->C interface
1808
1809 Most of the C functions interfacing with Guile/Scheme used in LilyPond
1810 are described in the API Reference of the Guile Reference Manual
1811 (see @ref{LilyPond programming languages}).
1812
1813 The remaining functions are defined in @file{lily/lily-guile.cc},
1814 @file{lily/include/lily-guile.hh} and
1815 @file{lily/include/lily-guile-macros.hh}.
1816 Although their names are meaningful there's a few things you should know
1817 about them.
1818
1819 @menu
1820 * Comparison::
1821 * Conversion::
1822 @end menu
1823
1824 @node Comparison
1825 @subsection Comparison
1826
1827 This is the trickiest part of the interface.
1828
1829 Mixing Scheme values with C comparison operators won't produce any crash
1830 or warning when compiling but must be avoided:
1831
1832 @example
1833 scm_string_p ([any_SCM_you_want]) == SCM_BOOL_T
1834 @end example
1835
1836 As we can read in the reference, @code{scm_string_p} returns a Scheme
1837 value: either @code{#t} or @code{#f} which are written @code{SCM_BOOL_T}
1838 and @code{SCM_BOOL_F} in C.  This looks correct but is dirty since it
1839 isn't idiomatic and because the proper way would be shorter to write and
1840 quicker in terms of execution time.
1841
1842 Let's take a look at the Guile reference again; there's a function called
1843 @code{scm_is_string} described after @code{string?} and @code{scm_string_p}
1844 that returns 0 or 1.  These are C values.  I specify it because there is
1845 a misnomer in the reference: it says @code{scm_is_string} returns @code{#t}
1846 or @code{#f} instead of @code{SCM_BOOL_T} and @code{SCM_BOOL_F}, so we may
1847 think 0 and 1 are Scheme values.
1848
1849 So the best solution was simply:
1850
1851 @example
1852 scm_is_string ([any_SCM_you_want])
1853 @end example
1854
1855 There a simple solution for almost every common comparison.  Another example:
1856 we want to know if a Scheme value is a non-empty list.  Instead of:
1857
1858 @example
1859 scm_list_p ([SCM_value]) && [SCM_value] != SCM_EOL)
1860 @end example
1861
1862 one should use:
1863
1864 @example
1865 scm_is_pair ([SCM_value])
1866 @end example
1867
1868 since a list of at least one member is considered as a pair.
1869
1870 Unfortunately, there is not a @code{scm_is_[something]} function for
1871 everything.  That's one of the reasons why LilyPond has its own Scheme
1872 interface.
1873
1874 @subheading Reference
1875
1876 Here is a list of these functions:
1877
1878 TODO: complete this list.
1879
1880 @subsubheading bool to_boolean (SCM b)
1881
1882 Convert a Scheme boolean @var{b} to a C boolean, else return false.
1883
1884 This should be used instead of @code{scm_is_true} and @code{scm_is_false}
1885 for properties since empty lists are sometimes used to unset them.
1886
1887 @subsubheading bool ly_is_equal (SCM x, SCM y)
1888
1889 Return @code{true} if @var{x} and @var{y} are the same type, and their
1890 contents or value are equal, else return @code{false}.
1891
1892 @subsubheading bool is_direction (SCM x)
1893
1894 Return @code{true} if @var{x} is -1, 0 or 1,
1895 else return @code{false}.
1896
1897 @subsubheading bool is_axis (SCM x)
1898
1899 Return @code{true} if @var{x} is 0 or 1,
1900 else return @code{false}.
1901
1902 @subsubheading bool is_number_pair (SCM p)
1903
1904 Return @code{true} if @var{key} and @var{value} of a pair @var{p}
1905 are numbers, else return @code{false}.
1906
1907 @subsubheading bool ly_is_alist_equal (SCM a, SCM b)
1908
1909 Return @code{true} if the contents of the alists @var{a} and @var{b}
1910 are equal, else return @code{false}.  This is order-insensitive,
1911 contrary to equal.
1912
1913 @node Conversion
1914 @subsection Conversion
1915
1916 @subheading Reference
1917
1918 TODO: complete this list.
1919
1920 @subsubheading bool to_boolean (SCM b)
1921
1922 Convert a Scheme boolean @var{b} to a C boolean, else return false.
1923
1924 This should be used instead of @code{scm_is_true} and @code{scm_is_false}
1925 for properties since empty lists are sometimes used to unset them.
1926
1927 @subsubheading Interval ly_scm2interval (SCM p)
1928
1929 Convert a pair of floating point numbers @var{p} to an interval,
1930 else return @code{Interval (0, 0)}.
1931
1932 @subsubheading Offset ly_scm2offset (SCM p)
1933
1934 Convert a pair of floating point numbers @var{p} to an offset,
1935 else return @code{Offset (0, 0)}.
1936
1937
1938 @node LilyPond miscellany
1939 @section LilyPond miscellany
1940
1941 This is a place to dump information that may be of use to developers
1942 but doesn't yet have a proper home.  Ideally, the length of this section
1943 would become zero as items are moved to other homes.
1944
1945
1946 @menu
1947 * Spacing algorithms::
1948 * Info from Han-Wen email::
1949 * Music functions and GUILE debugging::
1950 @end menu
1951
1952 @node Spacing algorithms
1953 @subsection Spacing algorithms
1954
1955 Here is information from an email exchange about spacing algorithms.
1956
1957 On Thu, 2010-02-04 at 15:33 -0500, Boris Shingarov wrote:
1958 I am experimenting with some modifications to the line breaking code,
1959 and I am stuck trying to understand how some of it works.  So far my
1960 understanding is that Simple_spacer operates on a vector of Grobs, and
1961 it is a well-known Constrained-QP problem (rods = constraints, springs
1962 = quadratic function to minimize).  What I don't understand is, if the
1963 spacer operates at the level of Grobs, which are built at an earlier
1964 stage in the pipeline, how are the changes necessitated by differences
1965 in line breaking, taken into account?  in other words, if I take the
1966 last measure of a line and place it on the next line, it is not just a
1967 matter of literally moving that graphic to where the start of the next
1968 line is, but I also need to draw a clef, key signature, and possibly
1969 other fundamental things -- but at that stage in the rendering
1970 pipeline, is it not too late??
1971
1972 Joe Neeman answered:
1973
1974 We create lots of extra grobs (eg. a BarNumber at every bar line) but
1975 most of them are not drawn.  See the break-visibility property in
1976 item-interface.
1977
1978 Here is another e-mail exchange.  Janek Warchoł asked for a starting point
1979 to fixing 1301 (change clef colliding with notes).  Neil Puttock replied:
1980
1981 The clef is on a loose column (it floats before the head), so the
1982 first place I'd look would be lily/spacing-loose-columns.cc (and
1983 possibly lily/spacing-determine-loose-columns.cc).
1984 I'd guess the problem is the way loose columns are spaced between
1985 other columns: in this snippet, the columns for the quaver and tuplet
1986 minim are so close together that the clef's column gets dumped on top
1987 of the quaver (since it's loose, it doesn't influence the spacing).
1988
1989 @node Info from Han-Wen email
1990 @subsection Info from Han-Wen email
1991
1992 In 2004, Douglas Linhardt decided to try starting a document that would
1993 explain LilyPond architecture and design principles.  The material below
1994 is extracted from that email, which can be found at
1995 @uref{http://thread.gmane.org/gmane.comp.gnu.lilypond.devel/2992}.
1996 The headings reflect questions from Doug or comments from Han-Wen;
1997 the body text are Han-Wen's answers.
1998
1999 @subheading Figuring out how things work.
2000
2001 I must admit that when I want to know how a program works, I use grep
2002 and emacs and dive into the source code.  The comments and the code
2003 itself are usually more revealing than technical documents.
2004
2005 @subheading What's a grob, and how is one used?
2006
2007 Graphical object - they are created from within engravers, either as
2008 Spanners (derived class) -slurs, beams- or Items (also a derived
2009 class) -notes, clefs, etc.
2010
2011 There are two other derived classes System (derived from Spanner,
2012 containing a "line of music") and Paper_column (derived from Item, it
2013 contains all items that happen at the same moment).  They are separate
2014 classes because they play a special role in the linebreaking process.
2015
2016 @subheading What's a smob, and how is one used?
2017
2018 A C(++) object that is encapsulated so it can be used as a Scheme
2019 object.  See GUILE info, "19.3 Defining New Types (Smobs)"
2020
2021 @@subheading When is each C++ class constructed and used
2022
2023 @itemize
2024
2025 @item
2026 Music classes
2027
2028 In the parser.yy see the macro calls MAKE_MUSIC_BY_NAME().
2029
2030 @item
2031 Contexts
2032
2033 Constructed during "interpreting" phase.
2034
2035 @item
2036 Engravers
2037
2038 Executive branch of Contexts, plugins that create grobs, usually one
2039 engraver per grob type.  Created  together with context.
2040
2041 @item
2042 Layout Objects
2043
2044 = grobs
2045
2046 @item
2047 Grob Interfaces
2048
2049 These are not C++ classes per se.  The idea of a Grob interface hasn't
2050 crystallized well.  ATM, an interface is a symbol, with a bunch of grob
2051 properties.  They are not objects that are created or destroyed.
2052
2053 @item
2054 Iterators
2055
2056 Objects that walk through different music classes, and deliver events
2057 in a synchronized way, so that notes that play together are processed
2058 at the same moment and (as a result) end up on the same horizontal position.
2059
2060 Created during interpreting phase.
2061
2062 BTW, the entry point for interpreting is ly:run-translator
2063 (ly_run_translator on the C++ side)
2064
2065 @end itemize
2066
2067 @subheading Can you get to Context properties from a Music object?
2068
2069 You can create music object with a Scheme function that reads context
2070 properties (the \applycontext syntax).  However, that function is
2071 executed during Interpreting, so you can not really get Context
2072 properties from Music objects, since music objects are not directly
2073 connected to Contexts.  That connection is made by the  Music_iterators
2074
2075 @subheading Can you get to Music properties from a Context object?
2076
2077 Yes, if you are given the music object within a Context
2078 object.  Normally, the music objects enter Contexts in synchronized
2079 fashion, and the synchronization is done by Music_iterators.
2080
2081 @subheading What is the relationship between C++ classes and Scheme objects?
2082
2083 Smobs are C++ objects in Scheme.  Scheme objects (lists, functions) are
2084 manipulated from C++ as well using the GUILE C function interface
2085 (prefix: scm_)
2086
2087 @subheading How do Scheme procedures get called from C++ functions?
2088
2089 scm_call_*, where * is an integer from 0 to 4.
2090 Also scm_c_eval_string (), scm_eval ()
2091
2092 @subheading How do C++ functions get called from Scheme procedures?
2093
2094 Export a C++ function to Scheme with LY_DEFINE.
2095
2096 @subheading What is the flow of control in the program?
2097
2098 Good question.  Things used to be clear-cut, but we have Scheme
2099 and SMOBs now, which means that interactions do not follow a very
2100 rigid format anymore.  See below for an overview, though.
2101
2102 @subheading Does the parser make Scheme procedure calls or C++ function calls?
2103
2104 Both.  And the Scheme calls can call C++ and vice versa.  It's nested,
2105 with the SCM datatype as lubrication between the interactions
2106
2107 (I think the word "lubrication" describes the process better than the
2108 traditional word "glue")
2109
2110 @subheading How do the front-end and back-end get started?
2111
2112 Front-end: a file is parsed, the rest follows from that.  Specifically,
2113
2114 Parsing leads to a Music + Music_output_def object (see parser.yy,
2115 definition of toplevel_expression )
2116
2117 A Music + Music_output_def object leads to a Global_context object (see
2118 ly_run_translator ())
2119
2120 During interpreting, Global_context + Music leads to a bunch of
2121 Contexts (see Global_translator::run_iterator_on_me ()).
2122
2123 After interpreting, Global_context contains a Score_context (which
2124 contains staves, lyrics etc.) as a child.  Score_context::get_output ()
2125 spews a Music_output object (either a Paper_score object for notation
2126 or Performance object for MIDI).
2127
2128 The Music_output object is the entry point for the backend (see
2129 ly_render_output ()).
2130
2131 The main steps of the backend itself are in
2132
2133 @itemize
2134
2135 @item
2136 @file{paper-score.cc} , Paper_score::process_
2137
2138 @item
2139 @file{system.cc} , System::get_lines()
2140
2141 @item
2142 The step, where things go from grobs to output, is in
2143 System::get_line(): each grob delivers a Stencil (a Device
2144 independent output description), which is interpreted by our
2145 outputting backends (@file{scm/output-tex.scm} and
2146 @file{scm/output-ps.scm}) to produce TeX and PS.
2147
2148 @end itemize
2149
2150 Interactions between grobs and putting things into .tex and .ps files
2151 have gotten a little more complex lately.  Jan has implemented
2152 page-breaking, so now the backend also involves Paper_book,
2153 Paper_lines and other things.  This area is still heavily in flux, and
2154 perhaps not something you should want to look at.
2155
2156 @subheading How do the front-end and back-end communicate?
2157
2158 There is no communication from backend to front-end.  From front-end to
2159 backend is simply the program flow: music + definitions gives
2160 contexts, contexts yield output, after processing, output is written
2161 to disk.
2162
2163 @subheading Where is the functionality associated with KEYWORDs?
2164
2165 See @file{my-lily-lexer.cc} (keywords, there aren't that many)
2166 and @file{ly/*.ly} (most of the other backslashed @code{/\words} are identifiers)
2167
2168 @subheading What Contexts/Properties/Music/etc. are available when they are processed?
2169
2170 What do you mean exactly with this question?
2171
2172 See @file{ly/engraver-init.ly} for contexts,
2173 see @file{scm/define-*.scm} for other objects.
2174
2175 @subheading How do you decide if something is a Music, Context, or Grob property?
2176 Why is part-combine-status a Music property when it seems (IMO)
2177 to be related to the Staff context?
2178
2179 The Music_iterators and Context communicate through two channels
2180
2181 Music_iterators can set and read context properties, idem for
2182 Engravers and Contexts
2183
2184 Music_iterators can send "synthetic" music events (which aren't in
2185 the input) to a context.  These are caught by Engravers.  This is
2186 mostly a one way communication channel.
2187
2188 part-combine-status is part of such a synthetic event, used by
2189 Part_combine_iterator to communicate with Part_combine_engraver.
2190
2191
2192 @subheading Deciding between context and music properties
2193
2194 I'm adding a property to affect how \autochange works.  It seems to
2195 me that it should be a context property, but the Scheme autochange
2196 procedure has a Music argument.  Does this mean I should use
2197 a Music property?
2198
2199 \autochange is one of these extra strange beasts: it requires
2200 look-ahead to decide when to change staves.  This is achieved by
2201 running the interpreting step twice (see
2202 @file{scm/part-combiner.scm} , at the bottom), and
2203 storing the result of the first step (where to switch
2204 staves) in a Music property.  Since you want to influence that
2205 where-to-switch list, your must affect the code in
2206 make-autochange-music (@file{scm/part-combiner.scm}).
2207 That code is called directly from the parser and there are no
2208 official "parsing properties" yet, so there is no generic way
2209 to tune \autochange.  We would have to invent something new
2210 for this, or add a separate argument,
2211
2212 @example
2213     \autochange #around-central-C ..music..
2214 @end example
2215
2216 @noindent
2217 where around-central-C is some function that is called from
2218 make-autochange-music.
2219
2220 @subheading More on context and music properties
2221
2222 From Neil Puttock, in response to a question about transposition:
2223
2224 Context properties (using \set & \unset) are tied to engravers: they
2225 provide information relevant to the generation of graphical objects.
2226
2227 Since transposition occurs at the music interpretation stage, it has
2228 no direct connection with engravers: the pitch of a note is fixed
2229 before a notehead is created.  Consider the following minimal snippet:
2230
2231 @example
2232 @{ c' @}
2233 @end example
2234
2235 This generates (simplified) a NoteEvent, with its pitch and duration
2236 as event properties,
2237
2238 @example
2239 (make-music
2240   'NoteEvent
2241   'duration
2242   (ly:make-duration 2 0 1 1)
2243   'pitch
2244   (ly:make-pitch 0 0 0)
2245 @end example
2246
2247 which the Note_heads_engraver hears.  It passes this information on to
2248 the NoteHead grob it creates from the event, so the head's correct
2249 position and duration-log can be determined once it's ready for
2250 printing.
2251
2252 If we transpose the snippet,
2253
2254 @example
2255 \transpose c d @{ c' @}
2256 @end example
2257
2258 the pitch is changed before it reaches the engraver (in fact, it
2259 happens just after the parsing stage with the creation of a
2260 TransposedMusic music object):
2261
2262 @example
2263 (make-music
2264  'NoteEvent
2265  'duration
2266  (ly:make-duration 2 0 1 1)
2267  'pitch
2268  (ly:make-pitch 0 1 0)
2269 @end example
2270
2271 You can see an example of a music property relevant to transposition:
2272 untransposable.
2273
2274 @example
2275 \transpose c d @{ c'2 \withMusicProperty #'untransposable ##t c' @}
2276 @end example
2277
2278 -> the second c' remains untransposed.
2279
2280 Take a look at @file{lily/music.cc} to see where the transposition takes place.
2281
2282
2283 @subheading How do I tell about the execution environment?
2284
2285 I get lost figuring out what environment the code I'm looking at is in when it
2286 executes.  I found both the C++ and Scheme autochange code.  Then I was trying
2287 to figure out where the code got called from.  I finally figured out that the
2288 Scheme procedure was called before the C++ iterator code, but it took me a
2289 while to figure that out, and I still didn't know who did the calling in the
2290 first place.  I only know a little bit about Flex and Bison, so reading those
2291 files helped only a little bit.
2292
2293 @emph{Han-Wen:} GDB can be of help here.  Set a breakpoint in C++, and run.  When you
2294 hit the breakpoint, do a backtrace.  You can inspect Scheme objects
2295 along the way by doing
2296
2297 @example
2298 p ly_display_scm(obj)
2299 @end example
2300
2301 this will display OBJ through GUILE.
2302
2303 @node Music functions and GUILE debugging
2304 @subsection Music functions and GUILE debugging
2305
2306 Ian Hulin was trying to do some debugging in music functions, and
2307 came up with the following question
2308
2309 HI all,
2310 I'm working on the Guile Debugger Stuff, and would like to try
2311 debugging a music function definition such as:
2312
2313 @example
2314 conditionalMark = #(define-music-function (parser location) ()
2315     #@{ \tag #'instrumental-part @{\mark \default@}  #@} )
2316 @end example
2317
2318 It appears conditionalMark does not get set up as an
2319 equivalent of a Scheme
2320
2321 @example
2322 (define conditionalMark = define-music-function(parser location () ...
2323 @end example
2324
2325 @noindent
2326 although something gets defined because Scheme apparently recognizes
2327
2328 @example
2329 #(set-break! conditionalMark)
2330 @end example
2331
2332 @noindent
2333 later on in the file without signalling any Guile errors.
2334
2335 However the breakpoint trap is never encountered as
2336 define-music-function passed things on to ly:make-music-function,
2337 which is really C++ code ly_make_music_function, so Guile never
2338 finds out about the breakpoint.
2339
2340 Han-Wen answered as follows:
2341
2342 You can see the definition by doing
2343
2344 @example
2345 #(display conditionalMark)
2346 @end example
2347
2348 noindent
2349 inside the @file{.ly} file.
2350
2351 The breakpoint failing may have to do with the call sequence.  See
2352 @file{parser.yy}, run_music_function().  The function is called directly from
2353 C++, without going through the GUILE evaluator, so I think that is why
2354 there is no debugger trap.