lily/system.cc

   1 /*
   2   system.cc -- implement System
   3
   4   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   5
   6   (c) 1996--2007 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   7 */
   8
   9 #include "system.hh"
  10
  11 #include "align-interface.hh"
  12 #include "all-font-metrics.hh"
  13 #include "axis-group-interface.hh"
  14 #include "grob-array.hh"
  15 #include "international.hh"
  16 #include "main.hh"
  17 #include "output-def.hh"
  18 #include "paper-column.hh"
  19 #include "paper-score.hh"
  20 #include "paper-system.hh"
  21 #include "pointer-group-interface.hh"
  22 #include "spacing-interface.hh"
  23 #include "staff-symbol-referencer.hh"
  24 #include "warn.hh"
  25 #include "lookup.hh"
  26
  27 extern bool debug_skylines;
  28
  29 System::System (System const &src)
  30   : Spanner (src)
  31 {
  32   all_elements_ = 0;
  33   pscore_ = 0;
  34   rank_ = 0;
  35   init_elements ();
  36 }
  37
  38 System::System (SCM s)
  39   : Spanner (s)
  40 {
  41   all_elements_ = 0;
  42   rank_ = 0;
  43   init_elements ();
  44 }
  45
  46 void
  47 System::init_elements ()
  48 {
  49   SCM scm_arr = Grob_array::make_array ();
  50   all_elements_ = unsmob_grob_array (scm_arr);
  51   all_elements_->set_ordered (false);
  52   set_object ("all-elements", scm_arr);
  53 }
  54
  55 Grob *
  56 System::clone () const
  57 {
  58   return new System (*this);
  59 }
  60
  61 int
  62 System::element_count () const
  63 {
  64   return all_elements_->size ();
  65 }
  66
  67 int
  68 System::spanner_count () const
  69 {
  70   int k = 0;
  71   for (vsize i = all_elements_->size (); i--;)
  72     if (dynamic_cast<Spanner *> (all_elements_->grob (i)))
  73       k++;
  74   return k;
  75 }
  76
  77 void
  78 System::typeset_grob (Grob *elem)
  79 {
  80   if (elem->layout_)
  81     programming_error ("adding element twice");
  82   else
  83     {
  84       elem->layout_ = pscore_->layout ();
  85       all_elements_->add (elem);
  86       elem->unprotect ();
  87     }
  88 }
  89
  90 void
  91 System::derived_mark () const
  92 {
  93   if (!all_elements_->empty ())
  94     {
  95       Grob **ptr = &all_elements_->array_reference ()[0];
  96       Grob **end = ptr + all_elements_->size ();
  97       while (ptr < end)
  98         {
  99           scm_gc_mark ((*ptr)->self_scm ());
 100           ptr++;
 101         }
 102     }
 103
 104   if (pscore_)
 105     scm_gc_mark (pscore_->self_scm ());
 106
 107   Spanner::derived_mark ();
 108 }
 109
 110 static void
 111 fixup_refpoints (vector<Grob*> const &grobs)
 112 {
 113   for (vsize i = grobs.size (); i--;)
 114     grobs[i]->fixup_refpoint ();
 115 }
 116
 117 SCM
 118 System::get_paper_systems ()
 119 {
 120   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 121     {
 122       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 123       if (g->internal_has_interface (ly_symbol2scm ("only-prebreak-interface")))
 124         {
 125           /*
 126             Kill no longer needed grobs.
 127           */
 128           Item *it = dynamic_cast<Item *> (g);
 129           if (it && Item::is_non_musical (it))
 130             {
 131               it->find_prebroken_piece (LEFT)->suicide ();
 132               it->find_prebroken_piece (RIGHT)->suicide ();
 133             }
 134           g->suicide ();
 135         }
 136       else if (g->is_live ())
 137         g->do_break_processing ();
 138     }
 139
 140   /*
 141     fixups must be done in broken line_of_scores, because new elements
 142     are put over there.  */
 143   int count = 0;
 144   for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
 145     {
 146       Grob *se = broken_intos_[i];
 147
 148       extract_grob_set (se, "all-elements", all_elts);
 149       for (vsize j = 0; j < all_elts.size (); j++)
 150         {
 151           Grob *g = all_elts[j];
 152           g->fixup_refpoint ();
 153         }
 154
 155       count += all_elts.size ();
 156     }
 157
 158   /*
 159     needed for doing items.
 160   */
 161   fixup_refpoints (all_elements_->array ());
 162
 163   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 164     all_elements_->grob (i)->handle_broken_dependencies ();
 165
 166   handle_broken_dependencies ();
 167
 168   /* Because the this->get_property (all-elements) contains items in 3
 169      versions, handle_broken_dependencies () will leave duplicated
 170      items in all-elements.  Strictly speaking this is harmless, but
 171      it leads to duplicated symbols in the output.  uniq makes sure
 172      that no duplicates are in the list.  */
 173   for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
 174     {
 175       System *child = dynamic_cast<System*> (broken_intos_[i]);
 176       child->all_elements_->remove_duplicates ();
 177     }
 178
 179   if (be_verbose_global)
 180     message (_f ("Element count %d.", count + element_count ()));
 181
 182   SCM lines = scm_c_make_vector (broken_intos_.size (), SCM_EOL);
 183   for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
 184     {
 185       if (be_verbose_global)
 186         progress_indication ("[");
 187
 188       System *system = dynamic_cast<System *> (broken_intos_[i]);
 189
 190       system->post_processing ();
 191       system->build_skylines ();
 192       if (i > 0)
 193         {
 194           System *prev = dynamic_cast<System*> (broken_intos_[i-1]);
 195           Real r = prev->skylines_[DOWN].distance (system->skylines_[UP]);
 196           system->set_property ("skyline-distance", scm_from_double (r));
 197         }
 198       scm_vector_set_x (lines, scm_from_int (i),
 199                         system->get_paper_system ());
 200
 201       if (be_verbose_global)
 202         progress_indication (to_string (i) + "]");
 203     }
 204   return lines;
 205 }
 206
 207 void
 208 System::break_into_pieces (vector<Column_x_positions> const &breaking)
 209 {
 210   for (vsize i = 0; i < breaking.size (); i++)
 211     {
 212       System *system = dynamic_cast<System *> (clone ());
 213       system->rank_ = broken_intos_.size ();
 214
 215       vector<Grob*> c (breaking[i].cols_);
 216       pscore_->typeset_system (system);
 217
 218       int st = Paper_column::get_rank (c[0]);
 219       int end = Paper_column::get_rank (c.back ());
 220       Interval iv (pure_height (this, st, end));
 221       system->set_property ("pure-Y-extent", ly_interval2scm (iv));
 222
 223       system->set_bound (LEFT, c[0]);
 224       system->set_bound (RIGHT, c.back ());
 225       for (vsize j = 0; j < c.size (); j++)
 226         {
 227           c[j]->translate_axis (breaking[i].config_[j], X_AXIS);
 228           dynamic_cast<Paper_column *> (c[j])->system_ = system;
 229         }
 230
 231       set_loose_columns (system, &breaking[i]);
 232       broken_intos_.push_back (system);
 233     }
 234 }
 235
 236 void
 237 System::add_column (Paper_column *p)
 238 {
 239   Grob *me = this;
 240   Grob_array *ga = unsmob_grob_array (me->get_object ("columns"));
 241   if (!ga)
 242     {
 243       SCM scm_ga = Grob_array::make_array ();
 244       me->set_object ("columns", scm_ga);
 245       ga = unsmob_grob_array (scm_ga);
 246     }
 247
 248   p->rank_ = ga->size ();
 249
 250   ga->add (p);
 251   Axis_group_interface::add_element (this, p);
 252 }
 253
 254 void
 255 System::pre_processing ()
 256 {
 257   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 258     all_elements_->grob (i)->discretionary_processing ();
 259
 260   if (be_verbose_global)
 261     message (_f ("Grob count %d", element_count ()));
 262
 263   /*
 264     order is significant: broken grobs are added to the end of the
 265     array, and should be processed before the original is potentially
 266     killed.
 267   */
 268   for (vsize i = all_elements_->size (); i--;)
 269     all_elements_->grob (i)->handle_prebroken_dependencies ();
 270
 271   fixup_refpoints (all_elements_->array ());
 272
 273   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 274     {
 275       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 276       (void) g->get_property ("before-line-breaking");
 277     }
 278
 279   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 280     {
 281       Grob *e = all_elements_->grob (i);
 282       (void) e->get_property ("springs-and-rods");
 283     }
 284 }
 285
 286 void
 287 System::post_processing ()
 288 {
 289   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 290     {
 291       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 292
 293       (void) g->get_property ("after-line-breaking");
 294     }
 295
 296   Interval iv (extent (this, Y_AXIS));
 297   if (iv.is_empty ())
 298     programming_error ("system with empty extent");
 299   else
 300     translate_axis (-iv[MAX], Y_AXIS);
 301
 302   /* Generate all stencils to trigger font loads.
 303      This might seem inefficient, but Stencils are cached per grob
 304      anyway. */
 305
 306   vector<Grob*> all_elts_sorted (all_elements_->array ());
 307   vector_sort (all_elts_sorted, std::less<Grob*> ());
 308   uniq (all_elts_sorted);
 309   this->get_stencil ();
 310   for (vsize i = all_elts_sorted.size (); i--;)
 311     {
 312       Grob *g = all_elts_sorted[i];
 313       g->get_stencil ();
 314     }
 315 }
 316
 317 struct Layer_entry
 318 {
 319   Grob *grob_;
 320   int layer_;
 321 };
 322
 323 bool
 324 operator< (Layer_entry  const &a,
 325            Layer_entry  const &b)
 326 {
 327   return a.layer_ < b.layer_;
 328 }
 329
 330
 331 SCM
 332 System::get_paper_system ()
 333 {
 334   SCM exprs = SCM_EOL;
 335   SCM *tail = &exprs;
 336
 337   vector<Layer_entry> entries;
 338   for (vsize j = 0; j < all_elements_->size (); j++)
 339     {
 340       Layer_entry e;
 341       e.grob_ = all_elements_->grob (j);
 342       e.layer_ = robust_scm2int (e.grob_->get_property ("layer"), 1);
 343
 344       entries.push_back (e);
 345     }
 346
 347   vector_sort (entries, std::less<Layer_entry> ());
 348   for (vsize j = 0; j < entries.size (); j++)
 349     {
 350       Grob *g = entries[j].grob_;
 351       Stencil st = g->get_print_stencil ();
 352
 353       if (st.expr() == SCM_EOL)
 354         continue;
 355
 356       Offset o;
 357       for (int a = X_AXIS; a < NO_AXES; a++)
 358         o[Axis (a)] = g->relative_coordinate (this, Axis (a));
 359
 360       Offset extra = robust_scm2offset (g->get_property ("extra-offset"),
 361                                         Offset (0, 0))
 362         * Staff_symbol_referencer::staff_space (g);
 363
 364       /* Must copy the stencil, for we cannot change the stencil
 365          cached in G.  */
 366
 367       st.translate (o + extra);
 368
 369       *tail = scm_cons (st.expr (), SCM_EOL);
 370       tail = SCM_CDRLOC (*tail);
 371     }
 372
 373   if (Stencil *me = get_stencil ())
 374     exprs = scm_cons (me->expr (), exprs);
 375
 376   Interval x (extent (this, X_AXIS));
 377   Interval y (extent (this, Y_AXIS));
 378   Stencil sys_stencil (Box (x, y),
 379                        scm_cons (ly_symbol2scm ("combine-stencil"),
 380                                  exprs));
 381   if (debug_skylines)
 382     {
 383       sys_stencil.add_stencil (Lookup::points_to_line_stencil (0.1, skylines_[UP].to_points ()).in_color (255, 0, 0));
 384       sys_stencil.add_stencil (Lookup::points_to_line_stencil (0.1, skylines_[DOWN].to_points ()).in_color (0, 255, 0));
 385     }
 386
 387   Grob *left_bound = this->get_bound (LEFT);
 388   SCM prop_init = left_bound->get_property ("line-break-system-details");
 389   Prob *pl = make_paper_system (prop_init);
 390   paper_system_set_stencil (pl, sys_stencil);
 391
 392   /* information that the page breaker might need */
 393   Grob *right_bound = this->get_bound (RIGHT);
 394   pl->set_property ("skyline-distance", get_property ("skyline-distance"));
 395   pl->set_property ("page-break-permission", right_bound->get_property ("page-break-permission"));
 396   pl->set_property ("page-turn-permission", right_bound->get_property ("page-turn-permission"));
 397   pl->set_property ("page-break-penalty", right_bound->get_property ("page-break-penalty"));
 398   pl->set_property ("page-turn-penalty", right_bound->get_property ("page-turn-penalty"));
 399
 400   if (!scm_is_pair (pl->get_property ("refpoint-Y-extent")))
 401     {
 402       Interval staff_refpoints;
 403       staff_refpoints.set_empty ();
 404       extract_grob_set (this, "spaceable-staves", staves);
 405       for (vsize i = 0; i < staves.size (); i++)
 406         {
 407           Grob *g = staves[i];
 408           staff_refpoints.add_point (g->relative_coordinate (this, Y_AXIS));
 409         }
 410       pl->set_property ("refpoint-Y-extent", ly_interval2scm (staff_refpoints));
 411     }
 412
 413   pl->set_property ("system-grob", this->self_scm ());
 414
 415   return pl->unprotect ();
 416 }
 417
 418 vector<Item*>
 419 System::broken_col_range (Item const *left, Item const *right) const
 420 {
 421   vector<Item*> ret;
 422
 423   left = left->get_column ();
 424   right = right->get_column ();
 425
 426
 427   extract_grob_set (this, "columns", cols);
 428
 429   vsize i = Paper_column::get_rank (left);
 430   int end_rank = Paper_column::get_rank (right);
 431   if (i < cols.size ())
 432     i++;
 433
 434   while (i < cols.size ()
 435          && Paper_column::get_rank (cols[i]) < end_rank)
 436     {
 437       Paper_column *c = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i]);
 438       if (Paper_column::is_breakable (c) && !c->system_)
 439         ret.push_back (c);
 440       i++;
 441     }
 442
 443   return ret;
 444 }
 445
 446
 447 /** Return all columns, but filter out any unused columns , since they might
 448     disrupt the spacing problem. */
 449 vector<Grob*>
 450 System::used_columns () const
 451 {
 452   extract_grob_set (this, "columns", ro_columns);
 453
 454   int last_breakable = ro_columns.size ();
 455
 456   while (last_breakable--)
 457     {
 458       if (Paper_column::is_breakable (ro_columns [last_breakable]))
 459         break;
 460     }
 461
 462   vector<Grob*> columns;
 463   for (int i = 0; i <= last_breakable; i++)
 464     {
 465       if (Paper_column::is_used (ro_columns[i]))
 466         columns.push_back (ro_columns[i]);
 467     }
 468
 469   return columns;
 470 }
 471
 472 Paper_column *
 473 System::column (vsize which) const
 474 {
 475   extract_grob_set (this, "columns", columns);
 476   if (which >= columns.size ())
 477     return 0;
 478
 479   return dynamic_cast<Paper_column*> (columns[which]);
 480 }
 481
 482 Paper_score*
 483 System::paper_score () const
 484 {
 485   return pscore_;
 486 }
 487
 488 int
 489 System::get_rank () const
 490 {
 491   return rank_;
 492 }
 493
 494 System *
 495 get_root_system (Grob *me)
 496 {
 497   Grob *system_grob = me;
 498
 499   while (system_grob->get_parent (Y_AXIS))
 500     system_grob = system_grob->get_parent (Y_AXIS);
 501
 502   return dynamic_cast<System*> (system_grob);
 503 }
 504
 505 void
 506 System::build_skylines ()
 507 {
 508   vector<Box> boxes;
 509   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 510     {
 511       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 512       if (!unsmob_stencil (g->get_property ("stencil")))
 513         continue;
 514
 515       Interval xiv = g->extent (this, X_AXIS);
 516       Interval yiv = g->extent (this, Y_AXIS);
 517       if (!xiv.is_empty () && !yiv.is_empty ())
 518         boxes.push_back (Box (xiv, yiv));
 519     }
 520
 521   SCM horizon_padding_scm = get_property ("skyline-horizontal-padding");
 522   Real horizon_padding = robust_scm2double (horizon_padding_scm, 0);
 523   skylines_[UP] = Skyline (boxes, horizon_padding, X_AXIS, UP);
 524   skylines_[DOWN] = Skyline (boxes, horizon_padding, X_AXIS, DOWN);
 525 }
 526
 527
 528 ADD_INTERFACE (System,
 529                "This is the toplevel object: each object in a score "
 530                "ultimately has a System object as its X and Y parent. ",
 531
 532                /* properties */
 533                "all-elements "
 534                "columns "
 535                "pure-Y-extent "
 536                "spaceable-staves "
 537                "skyline-distance "
 538                "skyline-horizontal-padding "
 539                )