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 void
 118 System::do_break_substitution_and_fixup_refpoints ()
 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
 183 SCM
 184 System::get_broken_system_grobs ()
 185 {
 186   SCM ret = SCM_EOL;
 187   for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
 188     ret = scm_cons (broken_intos_[i]->self_scm (), ret);
 189   return scm_reverse (ret);
 190 }
 191
 192 SCM
 193 System::get_paper_systems ()
 194 {
 195   SCM lines = scm_c_make_vector (broken_intos_.size (), SCM_EOL);
 196   for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
 197     {
 198       if (be_verbose_global)
 199         progress_indication ("[");
 200
 201       System *system = dynamic_cast<System *> (broken_intos_[i]);
 202
 203       scm_vector_set_x (lines, scm_from_int (i),
 204                         system->get_paper_system ());
 205
 206       if (be_verbose_global)
 207         progress_indication (to_string (i) + "]");
 208     }
 209   return lines;
 210 }
 211
 212 void
 213 System::break_into_pieces (vector<Column_x_positions> const &breaking)
 214 {
 215   for (vsize i = 0; i < breaking.size (); i++)
 216     {
 217       System *system = dynamic_cast<System *> (clone ());
 218       system->rank_ = broken_intos_.size ();
 219
 220       vector<Grob*> c (breaking[i].cols_);
 221       pscore_->typeset_system (system);
 222
 223       int st = Paper_column::get_rank (c[0]);
 224       int end = Paper_column::get_rank (c.back ());
 225       Interval iv (pure_height (this, st, end));
 226       system->set_property ("pure-Y-extent", ly_interval2scm (iv));
 227
 228       system->set_bound (LEFT, c[0]);
 229       system->set_bound (RIGHT, c.back ());
 230       for (vsize j = 0; j < c.size (); j++)
 231         {
 232           c[j]->translate_axis (breaking[i].config_[j], X_AXIS);
 233           dynamic_cast<Paper_column *> (c[j])->system_ = system;
 234         }
 235
 236       set_loose_columns (system, &breaking[i]);
 237       broken_intos_.push_back (system);
 238     }
 239 }
 240
 241 void
 242 System::add_column (Paper_column *p)
 243 {
 244   Grob *me = this;
 245   Grob_array *ga = unsmob_grob_array (me->get_object ("columns"));
 246   if (!ga)
 247     {
 248       SCM scm_ga = Grob_array::make_array ();
 249       me->set_object ("columns", scm_ga);
 250       ga = unsmob_grob_array (scm_ga);
 251     }
 252
 253   p->rank_ = ga->size ();
 254
 255   ga->add (p);
 256   Axis_group_interface::add_element (this, p);
 257 }
 258
 259 void
 260 System::pre_processing ()
 261 {
 262   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 263     all_elements_->grob (i)->discretionary_processing ();
 264
 265   if (be_verbose_global)
 266     message (_f ("Grob count %d", element_count ()));
 267
 268   /*
 269     order is significant: broken grobs are added to the end of the
 270     array, and should be processed before the original is potentially
 271     killed.
 272   */
 273   for (vsize i = all_elements_->size (); i--;)
 274     all_elements_->grob (i)->handle_prebroken_dependencies ();
 275
 276   fixup_refpoints (all_elements_->array ());
 277
 278   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 279     {
 280       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 281       (void) g->get_property ("before-line-breaking");
 282     }
 283
 284   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 285     {
 286       Grob *e = all_elements_->grob (i);
 287       (void) e->get_property ("springs-and-rods");
 288     }
 289 }
 290
 291 void
 292 System::post_processing ()
 293 {
 294   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 295     {
 296       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 297
 298       (void) g->get_property ("after-line-breaking");
 299     }
 300
 301   Interval iv (extent (this, Y_AXIS));
 302   if (iv.is_empty ())
 303     programming_error ("system with empty extent");
 304   else
 305     translate_axis (-iv[MAX], Y_AXIS);
 306
 307   /* Generate all stencils to trigger font loads.
 308      This might seem inefficient, but Stencils are cached per grob
 309      anyway. */
 310
 311   vector<Grob*> all_elts_sorted (all_elements_->array ());
 312   vector_sort (all_elts_sorted, std::less<Grob*> ());
 313   uniq (all_elts_sorted);
 314   this->get_stencil ();
 315   for (vsize i = all_elts_sorted.size (); i--;)
 316     {
 317       Grob *g = all_elts_sorted[i];
 318       g->get_stencil ();
 319     }
 320 }
 321
 322 struct Layer_entry
 323 {
 324   Grob *grob_;
 325   int layer_;
 326 };
 327
 328 bool
 329 operator< (Layer_entry  const &a,
 330            Layer_entry  const &b)
 331 {
 332   return a.layer_ < b.layer_;
 333 }
 334
 335
 336 SCM
 337 System::get_paper_system ()
 338 {
 339   SCM exprs = SCM_EOL;
 340   SCM *tail = &exprs;
 341
 342   post_processing ();
 343   build_skylines ();
 344
 345   vector<Layer_entry> entries;
 346   for (vsize j = 0; j < all_elements_->size (); j++)
 347     {
 348       Layer_entry e;
 349       e.grob_ = all_elements_->grob (j);
 350       e.layer_ = robust_scm2int (e.grob_->get_property ("layer"), 1);
 351
 352       entries.push_back (e);
 353     }
 354
 355   vector_sort (entries, std::less<Layer_entry> ());
 356   for (vsize j = 0; j < entries.size (); j++)
 357     {
 358       Grob *g = entries[j].grob_;
 359       Stencil st = g->get_print_stencil ();
 360
 361       if (st.expr () == SCM_EOL)
 362         continue;
 363
 364       Offset o;
 365       for (int a = X_AXIS; a < NO_AXES; a++)
 366         o[Axis (a)] = g->relative_coordinate (this, Axis (a));
 367
 368       Offset extra = robust_scm2offset (g->get_property ("extra-offset"),
 369                                         Offset (0, 0))
 370         * Staff_symbol_referencer::staff_space (g);
 371
 372       /* Must copy the stencil, for we cannot change the stencil
 373          cached in G.  */
 374
 375       st.translate (o + extra);
 376
 377       *tail = scm_cons (st.expr (), SCM_EOL);
 378       tail = SCM_CDRLOC (*tail);
 379     }
 380
 381   if (Stencil *me = get_stencil ())
 382     exprs = scm_cons (me->expr (), exprs);
 383
 384   Interval x (extent (this, X_AXIS));
 385   Interval y (extent (this, Y_AXIS));
 386   Stencil sys_stencil (Box (x, y),
 387                        scm_cons (ly_symbol2scm ("combine-stencil"),
 388                                  exprs));
 389   if (debug_skylines)
 390     {
 391       sys_stencil.add_stencil (Lookup::points_to_line_stencil (0.1, skylines_[UP].to_points ()).in_color (255, 0, 0));
 392       sys_stencil.add_stencil (Lookup::points_to_line_stencil (0.1, skylines_[DOWN].to_points ()).in_color (0, 255, 0));
 393     }
 394
 395   Grob *left_bound = this->get_bound (LEFT);
 396   SCM prop_init = left_bound->get_property ("line-break-system-details");
 397   Prob *pl = make_paper_system (prop_init);
 398   paper_system_set_stencil (pl, sys_stencil);
 399
 400   /* information that the page breaker might need */
 401   Grob *right_bound = this->get_bound (RIGHT);
 402   pl->set_property ("skylines", skylines_.smobbed_copy ());
 403   pl->set_property ("page-break-permission", right_bound->get_property ("page-break-permission"));
 404   pl->set_property ("page-turn-permission", right_bound->get_property ("page-turn-permission"));
 405   pl->set_property ("page-break-penalty", right_bound->get_property ("page-break-penalty"));
 406   pl->set_property ("page-turn-penalty", right_bound->get_property ("page-turn-penalty"));
 407
 408   Interval staff_refpoints;
 409   extract_grob_set (this, "spaceable-staves", staves);
 410   for (vsize i = 0; i < staves.size (); i++)
 411     staff_refpoints.add_point (staves[i]->relative_coordinate (this, Y_AXIS));
 412
 413   pl->set_property ("staff-refpoint-extent", ly_interval2scm (staff_refpoints));
 414   pl->set_property ("system-grob", this->self_scm ());
 415
 416   return pl->unprotect ();
 417 }
 418
 419 vector<Item*>
 420 System::broken_col_range (Item const *left, Item const *right) const
 421 {
 422   vector<Item*> ret;
 423
 424   left = left->get_column ();
 425   right = right->get_column ();
 426
 427
 428   extract_grob_set (this, "columns", cols);
 429
 430   vsize i = Paper_column::get_rank (left);
 431   int end_rank = Paper_column::get_rank (right);
 432   if (i < cols.size ())
 433     i++;
 434
 435   while (i < cols.size ()
 436          && Paper_column::get_rank (cols[i]) < end_rank)
 437     {
 438       Paper_column *c = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i]);
 439       if (Paper_column::is_breakable (c) && !c->system_)
 440         ret.push_back (c);
 441       i++;
 442     }
 443
 444   return ret;
 445 }
 446
 447
 448 /** Return all columns, but filter out any unused columns , since they might
 449     disrupt the spacing problem. */
 450 vector<Grob*>
 451 System::used_columns () const
 452 {
 453   extract_grob_set (this, "columns", ro_columns);
 454
 455   int last_breakable = ro_columns.size ();
 456
 457   while (last_breakable--)
 458     {
 459       if (Paper_column::is_breakable (ro_columns [last_breakable]))
 460         break;
 461     }
 462
 463   vector<Grob*> columns;
 464   for (int i = 0; i <= last_breakable; i++)
 465     {
 466       if (Paper_column::is_used (ro_columns[i]))
 467         columns.push_back (ro_columns[i]);
 468     }
 469
 470   return columns;
 471 }
 472
 473 Paper_column *
 474 System::column (vsize which) const
 475 {
 476   extract_grob_set (this, "columns", columns);
 477   if (which >= columns.size ())
 478     return 0;
 479
 480   return dynamic_cast<Paper_column*> (columns[which]);
 481 }
 482
 483 Paper_score*
 484 System::paper_score () const
 485 {
 486   return pscore_;
 487 }
 488
 489 int
 490 System::get_rank () const
 491 {
 492   return rank_;
 493 }
 494
 495 System *
 496 get_root_system (Grob *me)
 497 {
 498   Grob *system_grob = me;
 499
 500   while (system_grob->get_parent (Y_AXIS))
 501     system_grob = system_grob->get_parent (Y_AXIS);
 502
 503   return dynamic_cast<System*> (system_grob);
 504 }
 505
 506 void
 507 System::build_skylines ()
 508 {
 509   vector<Box> boxes;
 510   for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
 511     {
 512       Grob *g = all_elements_->grob (i);
 513       if (!unsmob_stencil (g->get_property ("stencil")))
 514         continue;
 515
 516       Interval xiv = g->extent (this, X_AXIS);
 517       Interval yiv = g->extent (this, Y_AXIS);
 518       if (!xiv.is_empty () && !yiv.is_empty ())
 519         boxes.push_back (Box (xiv, yiv));
 520     }
 521
 522   SCM horizon_padding_scm = get_property ("skyline-horizontal-padding");
 523   Real horizon_padding = robust_scm2double (horizon_padding_scm, 0);
 524   skylines_[UP] = Skyline (boxes, horizon_padding, X_AXIS, UP);
 525   skylines_[DOWN] = Skyline (boxes, horizon_padding, X_AXIS, DOWN);
 526 }
 527
 528
 529 ADD_INTERFACE (System,
 530                "This is the toplevel object: each object in a score "
 531                "ultimately has a System object as its X and Y parent. ",
 532
 533                /* properties */
 534                "all-elements "
 535                "columns "
 536                "pure-Y-extent "
 537                "spaceable-staves "
 538                "skyline-distance "
 539                "skyline-horizontal-padding "
 540                )