]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/simple-spacer.cc
unsmob_pitch -> Pitch::unsmob and related
[lilypond.git] / lily / simple-spacer.cc
index 04c35dd4e597f13a813301d61af4f4dafdba97c2..e21cbbf0ef7db494d40704cbf5db3b230ed55066 100644 (file)
@@ -1,12 +1,23 @@
 /*
-  simple-spacer.cc -- implement Simple_spacer
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  source file of the GNU LilyPond music typesetter
-
-  (c) 1999--2007 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
+  Copyright (C) 1999--2014 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
 
   TODO:
   - add support for different stretch/shrink constants?
+
+  LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
+  it under the terms of the GNU General Public License as published by
+  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+  (at your option) any later version.
+
+  LilyPond is distributed in the hope that it will be useful,
+  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+  GNU General Public License for more details.
+
+  You should have received a copy of the GNU General Public License
+  along with LilyPond.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
 #include <cstdio>
@@ -14,7 +25,7 @@
 #include "column-x-positions.hh"
 #include "dimensions.hh"
 #include "international.hh"
-#include "libc-extension.hh"   // isinf
+#include "libc-extension.hh"    // isinf
 #include "paper-column.hh"
 #include "simple-spacer.hh"
 #include "spaceable-grob.hh"
@@ -80,9 +91,12 @@ Simple_spacer::fits () const
 Real
 Simple_spacer::rod_force (int l, int r, Real dist)
 {
-  Real c = range_stiffness (l, r);
   Real d = range_ideal_len (l, r);
+  Real c = range_stiffness (l, r, dist > d);
   Real block_stretch = dist - d;
+
+  if (isinf (c) && block_stretch == 0) /* take care of the 0*infinity_f case */
+    return 0;
   return c * block_stretch;
 }
 
@@ -101,14 +115,19 @@ Simple_spacer::add_rod (int l, int r, Real dist)
     {
       Real spring_dist = range_ideal_len (l, r);
       if (spring_dist < dist)
-       for (int i = l; i < r; i++)
-         springs_[i].ideal_ *= dist / spring_dist;
+        for (int i = l; i < r; i++)
+          {
+            if (spring_dist)
+              springs_[i].set_distance (springs_[i].distance () * dist / spring_dist);
+            else
+              springs_[i].set_distance (dist / (r - l));
+          }
 
       return;
     }
   force_ = max (force_, block_force);
   for (int i = l; i < r; i++)
-    springs_[i].block_force_ = max (block_force, springs_[i].block_force_);
+    springs_[i].set_blocking_force (max (block_force, springs_[i].blocking_force ()));
 }
 
 Real
@@ -116,16 +135,17 @@ Simple_spacer::range_ideal_len (int l, int r) const
 {
   Real d = 0.;
   for (int i = l; i < r; i++)
-    d += springs_[i].ideal_;
+    d += springs_[i].distance ();
   return d;
 }
 
 Real
-Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r) const
+Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r, bool stretch) const
 {
   Real den = 0.0;
   for (int i = l; i < r; i++)
-    den += springs_[i].inverse_hooke_;
+    den += stretch ? springs_[i].inverse_stretch_strength ()
+           : springs_[i].inverse_compress_strength ();
 
   return 1 / den;
 }
@@ -140,17 +160,20 @@ Simple_spacer::configuration_length (Real force) const
   return l;
 }
 
+void
+Simple_spacer::set_force (Real force)
+{
+  force_ = force;
+}
+
 void
 Simple_spacer::solve (Real line_len, bool ragged)
 {
   Real conf = configuration_length (force_);
-  double inv_hooke = 0;
-  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
-    inv_hooke += springs_[i].inverse_hooke_;
 
   ragged_ = ragged;
   line_len_ = line_len;
-  if ((inv_hooke > 0) && (conf < line_len_))
+  if (conf < line_len_)
     force_ = expand_line ();
   else if (conf > line_len_)
     force_ = compress_line ();
@@ -166,8 +189,11 @@ Simple_spacer::expand_line ()
   double cur_len = configuration_length (force_);
 
   fits_ = true;
-  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
-    inv_hooke += springs_[i].inverse_hooke_;
+  for (vsize i = 0; i < springs_.size (); i++)
+    inv_hooke += springs_[i].inverse_stretch_strength ();
+
+  if (inv_hooke == 0.0) /* avoid division by zero. If springs are infinitely stiff */
+    inv_hooke = 1e-6;   /* then report a very large stretching force */
 
   assert (cur_len <= line_len_);
   return (line_len_ - cur_len) / inv_hooke + force_;
@@ -176,42 +202,59 @@ Simple_spacer::expand_line ()
 Real
 Simple_spacer::compress_line ()
 {
-  double inv_hooke = 0;
   double cur_len = configuration_length (force_);
   double cur_force = force_;
+  bool compressed = false;
+
+  /* just because we are in compress_line () doesn't mean that the line
+     will actually be compressed (as in, a negative force) because
+     we start out with a stretched line. Here, we check whether we
+     will be compressed or stretched (so we know which spring constant to use) */
+  if (configuration_length (0.0) > line_len_)
+    {
+      cur_force = 0.0;
+      cur_len = configuration_length (0.0);
+      compressed = true;
+    }
 
   fits_ = true;
-  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
-    inv_hooke += springs_[i].inverse_hooke_;
 
   assert (line_len_ <= cur_len);
 
-  vector<Spring_description> sorted_springs = springs_;
-  sort (sorted_springs.begin (), sorted_springs.end (), greater<Spring_description> ());
-  for (vsize i = 0; i < sorted_springs.size (); i++)
+  vector<Spring> sorted_springs = springs_;
+  sort (sorted_springs.begin (), sorted_springs.end (), greater<Spring> ());
+
+  /* inv_hooke is the total flexibility of currently-active springs */
+  double inv_hooke = 0;
+  vsize i = sorted_springs.size ();
+  for (; i && sorted_springs[i - 1].blocking_force () < cur_force; i--)
+    inv_hooke += compressed
+                 ? sorted_springs[i - 1].inverse_compress_strength ()
+                 : sorted_springs[i - 1].inverse_stretch_strength ();
+  /* i now indexes the first active spring, so */
+  for (; i < sorted_springs.size (); i++)
     {
-      Spring_description sp = sorted_springs[i];
+      Spring sp = sorted_springs[i];
 
-      assert (sp.block_force_ <= cur_force);
-      if (isinf (sp.block_force_))
-       break;
+      if (isinf (sp.blocking_force ()))
+        break;
 
-      double block_dist = (cur_force - sp.block_force_) * inv_hooke;
+      double block_dist = (cur_force - sp.blocking_force ()) * inv_hooke;
       if (cur_len - block_dist < line_len_)
-       {
-        cur_force += (line_len_ - cur_len) / inv_hooke;
-        cur_len = line_len_;
-
-        /*
-          Paranoia check.
-         */
-        assert (fabs (configuration_length (cur_force) - cur_len) < 1e-6);
-        return cur_force;
-       }
-      
+        {
+          cur_force += (line_len_ - cur_len) / inv_hooke;
+          cur_len = line_len_;
+
+          /*
+            Paranoia check.
+          */
+          assert (fabs (configuration_length (cur_force) - cur_len) < 1e-6);
+          return cur_force;
+        }
+
       cur_len -= block_dist;
-      inv_hooke -= sp.inverse_hooke_;
-      cur_force = sp.block_force_;
+      inv_hooke -= compressed ? sp.inverse_compress_strength () : sp.inverse_stretch_strength ();
+      cur_force = sp.blocking_force ();
     }
 
   fits_ = false;
@@ -219,24 +262,10 @@ Simple_spacer::compress_line ()
 }
 
 void
-Simple_spacer::add_spring (Real ideal, Real inverse_hooke)
+Simple_spacer::add_spring (Spring const &sp)
 {
-  Spring_description description;
-
-  description.ideal_ = ideal;
-  description.inverse_hooke_ = inverse_hooke;
-  if (!description.is_sane ())
-    {
-      programming_error ("insane spring found, setting to unit");
-
-      description.inverse_hooke_ = 1.0;
-      description.ideal_ = 1.0;
-    }
-
-  description.block_force_ = -description.ideal_ / description.inverse_hooke_;
-  // block at distance 0
-
-  springs_.push_back (description);
+  force_ = max (force_, sp.blocking_force ());
+  springs_.push_back (sp);
 }
 
 vector<Real>
@@ -261,56 +290,17 @@ Simple_spacer::force_penalty (bool ragged) const
 
   /* Use a convex compression penalty. */
   Real f = force_;
-  return f - (f < 0 ? f*f*f*f*4 : 0);
-}
-
-/****************************************************************/
-
-Spring_description::Spring_description ()
-{
-  ideal_ = 0.0;
-  inverse_hooke_ = 0.0;
-  block_force_ = 0.0;
-}
-
-bool
-Spring_description::is_sane () const
-{
-  return (inverse_hooke_ >= 0)
-    && ideal_ >= 0
-    && !isinf (ideal_) && !isnan (ideal_)
-    && (inverse_hooke_ == 0.0 || fabs (inverse_hooke_) > 1e-8)
-    ;
-}
-
-Real
-Spring_description::length (Real f) const
-{
-  return ideal_ + max (f, block_force_) * inverse_hooke_;
+  return f - (f < 0 ? f * f * f * f * 2 : 0);
 }
 
 /****************************************************************/
 
-/*
-  TODO: should a add penalty for widely varying spring forces (caused
-  by constraints, eg.
-
-
-  .     =====
-  .     |   |
-  .o|o|x ##x
-  .
-
-  The ## forces the notes apart; we shouldn't allow the O's to touch
-  this closely.
-*/
-
 struct Rod_description
 {
   vsize r_;
   Real dist_;
 
-  bool operator< (const Rod_description r)
+  bool operator < (const Rod_description r)
   {
     return r_ < r.r_;
   }
@@ -332,19 +322,14 @@ struct Column_description
 {
   vector<Rod_description> rods_;
   vector<Rod_description> end_rods_;   /* use these if they end at the last column of the line */
-  Real ideal_;
-  Real inverse_hooke_;
-  Real end_ideal_;
-  Real end_inverse_hooke_;
+  Spring spring_;
+  Spring end_spring_;
+
   SCM break_permission_;
   Interval keep_inside_line_;
 
   Column_description ()
   {
-    ideal_ = 0;
-    inverse_hooke_ = 0;
-    end_ideal_ = 0;
-    end_inverse_hooke_ = 0;
     break_permission_ = SCM_EOL;
   }
 };
@@ -355,26 +340,26 @@ is_loose (Grob *g)
   return (scm_is_pair (g->get_object ("between-cols")));
 }
 
-static Grob*
+static Grob *
 maybe_find_prebroken_piece (Grob *g, Direction d)
 {
-  Grob *ret = dynamic_cast<Item*> (g)->find_prebroken_piece (d);
+  Grob *ret = dynamic_cast<Item *> (g)->find_prebroken_piece (d);
   if (ret)
     return ret;
   return g;
 }
 
-static Grob*
-next_spaceable_column (vector<Grob*> const &list, vsize starting)
+static Grob *
+next_spaceable_column (vector<Grob *> const &list, vsize starting)
 {
-  for (vsize i = starting+1; i < list.size (); i++)
+  for (vsize i = starting + 1; i < list.size (); i++)
     if (!is_loose (list[i]))
       return list[i];
   return 0;
 }
 
 static Column_description
-get_column_description (vector<Grob*> const &cols, vsize col_index, bool line_starter)
+get_column_description (vector<Grob *> const &cols, vsize col_index, bool line_starter)
 {
   Grob *col = cols[col_index];
   if (line_starter)
@@ -383,25 +368,32 @@ get_column_description (vector<Grob*> const &cols, vsize col_index, bool line_st
   Column_description description;
   Grob *next_col = next_spaceable_column (cols, col_index);
   if (next_col)
-    Spaceable_grob::get_spring (col, next_col, &description.ideal_, &description.inverse_hooke_);
-  Grob *end_col = dynamic_cast<Item*> (cols[col_index+1])->find_prebroken_piece (LEFT);
-  if (end_col)
-    Spaceable_grob::get_spring (col, end_col, &description.end_ideal_, &description.end_inverse_hooke_);
+    description.spring_ = Spaceable_grob::get_spring (col, next_col);
+
+  if (col_index + 1 < cols.size ())
+    {
+      Grob *end_col = dynamic_cast<Item *> (cols[col_index + 1])->find_prebroken_piece (LEFT);
+      if (end_col)
+        description.end_spring_ = Spaceable_grob::get_spring (col, end_col);
+    }
 
   for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (col);
        scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
     {
-      Grob *other = unsmob_grob (scm_caar (s));
+      Grob *other = Grob::unsmob (scm_caar (s));
       vsize j = binary_search (cols, other, Paper_column::less_than, col_index);
       if (j != VPOS)
-       {
-         if (cols[j] == other)
-           description.rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
-         else /* it must end at the LEFT prebroken_piece */
-           description.end_rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
-       }
+        {
+          if (cols[j] == other)
+            description.rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+          else /* it must end at the LEFT prebroken_piece */
+               /* see Spanner::set_spacing_rods for more comments on how
+                  to deal with situations where  we don't know if we're
+                  ending yet on the left prebroken piece */
+            description.end_rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+        }
     }
-  
+
   if (!line_starter && to_boolean (col->get_property ("keep-inside-line")))
     description.keep_inside_line_ = col->extent (col, X_AXIS);
 
@@ -410,12 +402,12 @@ get_column_description (vector<Grob*> const &cols, vsize col_index, bool line_st
 }
 
 vector<Real>
-get_line_forces (vector<Grob*> const &columns,
-                Real line_len, Real indent, bool ragged)
+get_line_forces (vector<Grob *> const &columns,
+                 Real line_len, Real indent, bool ragged)
 {
   vector<vsize> breaks;
   vector<Real> force;
-  vector<Grob*> non_loose;
+  vector<Grob *> non_loose;
   vector<Column_description> cols;
   SCM force_break = ly_symbol2scm ("force");
 
@@ -429,7 +421,7 @@ get_line_forces (vector<Grob*> const &columns,
   for (vsize i = 1; i + 1 < non_loose.size (); i++)
     {
       if (Paper_column::is_breakable (non_loose[i]))
-       breaks.push_back (cols.size ());
+        breaks.push_back (cols.size ());
 
       cols.push_back (get_column_description (non_loose, i, false));
     }
@@ -441,85 +433,84 @@ get_line_forces (vector<Grob*> const &columns,
       cols[breaks[b]] = get_column_description (non_loose, breaks[b], true);
       vsize st = breaks[b];
 
-      for (vsize c = b+1; c < breaks.size (); c++)
-       {
-         vsize end = breaks[c];
-         Simple_spacer spacer;
-
-         for (vsize i = breaks[b]; i < end - 1; i++)
-           spacer.add_spring (cols[i].ideal_, cols[i].inverse_hooke_);
-         spacer.add_spring (cols[end-1].end_ideal_, cols[end-1].end_inverse_hooke_);
-
-
-         for (vsize i = breaks[b]; i < end; i++)
-           {
-             for (vsize r = 0; r < cols[i].rods_.size (); r++)
-               if (cols[i].rods_[r].r_ < end)
-                 spacer.add_rod (i - st, cols[i].rods_[r].r_ - st, cols[i].rods_[r].dist_);
-             for (vsize r = 0; r < cols[i].end_rods_.size (); r++)
-               if (cols[i].end_rods_[r].r_ == end)
-                 spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].end_rods_[r].dist_);
-             if (!cols[i].keep_inside_line_.is_empty ())
-               {
-                 spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
-                 spacer.add_rod (0, i - st, -cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
-               }
-           }
-         spacer.solve ((b == 0) ? line_len - indent : line_len, ragged);
-         force[b * breaks.size () + c] = spacer.force_penalty (ragged);
-
-         if (!spacer.fits ())
-           {
-             if (c == b + 1)
-               force[b * breaks.size () + c] = -200000;
-             else
-               force[b * breaks.size () + c] = infinity_f;
-             break;
-           }
-         if (end < cols.size () && cols[end].break_permission_ == force_break)
-           break;
-       }
+      for (vsize c = b + 1; c < breaks.size (); c++)
+        {
+          vsize end = breaks[c];
+          Simple_spacer spacer;
+
+          for (vsize i = breaks[b]; i < end - 1; i++)
+            spacer.add_spring (cols[i].spring_);
+          spacer.add_spring (cols[end - 1].end_spring_);
+
+          for (vsize i = breaks[b]; i < end; i++)
+            {
+              for (vsize r = 0; r < cols[i].rods_.size (); r++)
+                if (cols[i].rods_[r].r_ < end)
+                  spacer.add_rod (i - st, cols[i].rods_[r].r_ - st, cols[i].rods_[r].dist_);
+              for (vsize r = 0; r < cols[i].end_rods_.size (); r++)
+                if (cols[i].end_rods_[r].r_ == end)
+                  spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].end_rods_[r].dist_);
+              if (!cols[i].keep_inside_line_.is_empty ())
+                {
+                  spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
+                  spacer.add_rod (0, i - st, -cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
+                }
+            }
+          spacer.solve ((b == 0) ? line_len - indent : line_len, ragged);
+          force[b * breaks.size () + c] = spacer.force_penalty (ragged);
+
+          if (!spacer.fits ())
+            {
+              if (c == b + 1)
+                force[b * breaks.size () + c] = -200000;
+              else
+                force[b * breaks.size () + c] = infinity_f;
+              break;
+            }
+          if (end < cols.size () && cols[end].break_permission_ == force_break)
+            break;
+        }
     }
   return force;
 }
 
 Column_x_positions
-get_line_configuration (vector<Grob*> const &columns,
-                       Real line_len,
-                       Real indent,
-                       bool ragged)
+get_line_configuration (vector<Grob *> const &columns,
+                        Real line_len,
+                        Real indent,
+                        bool ragged)
 {
   vector<Column_description> cols;
   Simple_spacer spacer;
   Column_x_positions ret;
 
-  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item*> (columns[0])->find_prebroken_piece (RIGHT));
+  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item *> (columns[0])->find_prebroken_piece (RIGHT));
   for (vsize i = 1; i + 1 < columns.size (); i++)
     {
       if (is_loose (columns[i]))
-       ret.loose_cols_.push_back (columns[i]);
+        ret.loose_cols_.push_back (columns[i]);
       else
-       ret.cols_.push_back (columns[i]);
+        ret.cols_.push_back (columns[i]);
     }
-  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item*> (columns.back ())->find_prebroken_piece (LEFT));
+  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item *> (columns.back ())->find_prebroken_piece (LEFT));
 
   /* since we've already put our line-ending column in the column list, we can ignore
      the end_XXX_ fields of our column_description */
   for (vsize i = 0; i + 1 < ret.cols_.size (); i++)
     {
       cols.push_back (get_column_description (ret.cols_, i, i == 0));
-      spacer.add_spring (cols[i].ideal_, cols[i].inverse_hooke_);
+      spacer.add_spring (cols[i].spring_);
     }
   for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
     {
       for (vsize r = 0; r < cols[i].rods_.size (); r++)
-       spacer.add_rod (i, cols[i].rods_[r].r_, cols[i].rods_[r].dist_);
+        spacer.add_rod (i, cols[i].rods_[r].r_, cols[i].rods_[r].dist_);
 
       if (!cols[i].keep_inside_line_.is_empty ())
-       {
-         spacer.add_rod (i, cols.size (), cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
-         spacer.add_rod (0, i, -cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
-       }
+        {
+          spacer.add_rod (i, cols.size (), cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
+          spacer.add_rod (0, i, -cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
+        }
     }
 
   spacer.solve (line_len, ragged);
@@ -538,9 +529,27 @@ get_line_configuration (vector<Grob*> const &columns,
     {
       SCM p = ret.cols_[i]->get_property ("line-break-permission");
       if (p == ly_symbol2scm ("force"))
-       ret.satisfies_constraints_ = false;
+        ret.satisfies_constraints_ = false;
     }
 
   return ret;
 }
 
+#include "ly-smobs.icc"
+
+IMPLEMENT_SIMPLE_SMOBS (Simple_spacer);
+IMPLEMENT_DEFAULT_EQUAL_P (Simple_spacer);
+
+SCM
+Simple_spacer::mark_smob (SCM /* x */)
+{
+  return SCM_EOL;
+}
+
+int
+Simple_spacer::print_smob (SCM /* x */, SCM p, scm_print_state *)
+{
+  scm_puts ("#<Simple spacer>", p);
+  return 1;
+}
+