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changes: mention that decimal numbers can be written without #
[lilypond.git] / lily / spacing-spanner.cc
index c6d88f508ab29fb894ab17c7273f73b4e646e72c..022c6a121949543fa05c7fd4b4fba680aa8b1fea 100644 (file)
 /*
-  spacing-spanner.cc -- implement Spacing_spanner
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  source file of the GNU LilyPond music typesetter
+  Copyright (C) 1999--2012 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
 
-  (c) 1999--2005 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  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 "spacing-spanner.hh"
+
 #include <math.h>
 #include <cstdio>
 
+#include "spacing-options.hh"
+#include "international.hh"
 #include "main.hh"
-#include "system.hh"
-#include "warn.hh"
-#include "output-def.hh"
-#include "paper-score.hh"
-#include "paper-column.hh"
 #include "moment.hh"
 #include "note-spacing.hh"
-#include "misc.hh"
-#include "warn.hh"
-#include "staff-spacing.hh"
-#include "spring.hh"
+#include "output-def.hh"
 #include "paper-column.hh"
+#include "paper-score.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
+#include "separation-item.hh"
+#include "skyline-pair.hh"
 #include "spaceable-grob.hh"
-#include "break-align-interface.hh"
 #include "spacing-interface.hh"
-#include "pointer-group-interface.hh"
-#include "grob-array.hh"
-
-/*
-  TODO: this file/class is too complex. Should figure out how to chop
-  this up even more.
-*/
-
-class Spacing_spanner
-{
-public:
-  static void standard_breakable_column_spacing (Grob *me, Item *l, Item *r,
-                                                Real *fixed, Real *space, Moment);
-
-  static Real default_bar_spacing (Grob *, Grob *, Grob *, Moment);
-  static Real note_spacing (Grob *, Grob *, Grob *, Moment, bool *);
-  static Real get_duration_space (Grob *, Moment dur, Rational shortest, bool *);
-  static Rational find_shortest (Grob *, Link_array<Grob> const &);
-  static void breakable_column_spacing (Grob *, Item *l, Item *r, Moment);
-  static void prune_loose_columns (Grob *, Link_array<Grob> *cols, Rational);
-  static void set_explicit_neighbor_columns (Link_array<Grob> const &cols);
-  static void set_implicit_neighbor_columns (Link_array<Grob> const &cols);
-  static void do_measure (Rational, Grob *me, Link_array<Grob> *cols);
-  static void musical_column_spacing (Grob *, Item *, Item *, Real, Rational);
-  DECLARE_SCHEME_CALLBACK (set_springs, (SCM));
-  static bool has_interface (Grob *);
-};
-
-/*
-  Return whether COL is fixed to its neighbors by some kind of spacing
-  constraint.
-
-
-  If in doubt, then we're not loose; the spacing engine should space
-  for it, risking suboptimal spacing.
-
-  (Otherwise, we might risk core dumps, and other weird stuff.)
-*/
-static bool
-loose_column (Grob *l, Grob *c, Grob *r)
-{
-  extract_grob_set (c, "right-neighbors", rns);
-  extract_grob_set (c, "left-neighbors", lns);
-  
-  /*
-    If this column doesn't have a proper neighbor, we should really
-    make it loose, but spacing it correctly is more than we can
-    currently can handle.
-
-    (this happens in the following situation:
-
-    |
-    |    clef G
-    *
-
-    |               |      ||
-    |               |      ||
-    O               O       ||
-
-
-    the column containing the clef is really loose, and should be
-    attached right to the first column, but that is a lot of work for
-    such a borderline case.)
-
-  */
-  if (lns.is_empty () || rns.is_empty ())
-    return false;
-
-  Item *l_neighbor = dynamic_cast<Item *> (lns[0]);
-  Item *r_neighbor = dynamic_cast<Item *> (rns[0]);
-
-  if (!l_neighbor || !r_neighbor)
-    return false;
-
-  l_neighbor = l_neighbor->get_column ();
-  r_neighbor = dynamic_cast<Item *> (Note_spacing::right_column (r_neighbor));
-
-  if (l == l_neighbor && r == r_neighbor)
-    return false;
-
-  if (!l_neighbor || !r_neighbor)
-    return false;
-
-  /*
-    Only declare loose if the bounds make a little sense.  This means
-    some cases (two isolated, consecutive clef changes) won't be
-    nicely folded, but hey, then don't do that.
-  */
-  if (! ((Paper_column::is_musical (l_neighbor) || Item::is_breakable (l_neighbor))
-        && (Paper_column::is_musical (r_neighbor) || Item::is_breakable (r_neighbor))))
-    {
-      return false;
-    }
-
-  /*
-    A rather hairy check, but we really only want to move around
-    clefs. (anything else?)
-
-    in any case, we don't want to move bar lines.
-  */
-  extract_grob_set (c, "elements", elts);
-  for (int i = elts.size (); i--; )
-    {
-      Grob *g = elts[i];
-      if (g && Break_align_interface::has_interface (g))
-       {
-         extract_grob_set (g, "elements", gelts);
-         for (int j = gelts.size (); j--; )
-           {
-             Grob *h = gelts[j];
-
-             /*
-               ugh. -- fix staff-bar name?
-             */
-             if (h && h->get_property ("break-align-symbol") == ly_symbol2scm ("staff-bar"))
-               return false;
-           }
-       }
-    }
-
-  return true;
-}
-
-/*
-  Remove columns that are not tightly fitting from COLS. In the
-  removed columns, set 'between-cols to the columns where it is in
-  between.
-*/
-void
-Spacing_spanner::prune_loose_columns (Grob *me, Link_array<Grob> *cols, Rational shortest)
-{
-  Link_array<Grob> newcols;
-  Real increment = robust_scm2double (me->get_property ("spacing-increment"), 1.2);
-  for (int i = 0; i < cols->size (); i++)
-    {
-      if (Item::is_breakable (cols->elem (i))
-         || Paper_column::is_musical (cols->elem (i)))
-       {
-         newcols.push (cols->elem (i));
-         continue;
-       }
-
-      Grob *c = cols->elem (i);
-      if (loose_column (cols->elem (i - 1), c, cols->elem (i + 1)))
-       {
-         extract_grob_set (c, "right-neighbors", rns_arr);
-         extract_grob_set (c, "left-neighbors", lns_arr);
-         
-         SCM lns = lns_arr.size () ? lns_arr.top()->self_scm () : SCM_BOOL_F;
-         SCM rns = rns_arr.size () ? rns_arr.top()->self_scm () : SCM_BOOL_F;
-         
-         /*
-           Either object can be non existent, if the score ends
-           prematurely.
-         */
-
-         extract_grob_set (unsmob_grob (rns), "right-items", right_items);
-         c->set_object ("between-cols", scm_cons (lns,
-                                                  right_items[0]->self_scm ()));
-
-         /*
-           Set distance constraints for loose columns
-         */
-         Drul_array<Grob *> next_door;
-         next_door[LEFT] = cols->elem (i - 1);
-         next_door[RIGHT] = cols->elem (i + 1);
-         Direction d = LEFT;
-         Drul_array<Real> dists (0, 0);
-
-         do
-           {
-             dists[d] = 0.0;
-             Item *lc = dynamic_cast<Item *> ((d == LEFT) ? next_door[LEFT] : c);
-             Item *rc = dynamic_cast<Item *> (d == LEFT ? c : next_door[RIGHT]);
-
-
-             extract_grob_set (lc, "spacing-wishes", wishes);
-             for (int k = wishes.size(); k--;)
-               {
-                 Grob *sp = wishes[k];
-                 if (Note_spacing::left_column (sp) != lc
-                     || Note_spacing::right_column (sp) != rc)
-                   continue;
-
-                 Real space, fixed;
-                 fixed = 0.0;
-                 bool dummy;
-
-                 if (d == LEFT)
-                   {
-                     /*
-                       The note spacing should be taken from the musical
-                       columns.
-
-                     */
-                     Real base = note_spacing (me, lc, rc, shortest, &dummy);
-                     Note_spacing::get_spacing (sp, rc, base, increment, &space, &fixed);
-
-                     space -= increment;
-
-                     dists[d] = max (dists[d], space);
-                   }
-                 else
-                   {
-                     Real space, fixed_space;
-                     Staff_spacing::get_spacing_params (sp,
-                                                        &space, &fixed_space);
-
-                     dists[d] = max (dists[d], fixed_space);
-                   }
-               }
-           }
-         while (flip (&d) != LEFT);
-
-         Rod r;
-         r.distance_ = dists[LEFT] + dists[RIGHT];
-         r.item_drul_[LEFT] = dynamic_cast<Item *> (cols->elem (i - 1));
-         r.item_drul_[RIGHT] = dynamic_cast<Item *> (cols->elem (i + 1));
-
-         r.add_to_cols ();
-       }
-      else
-       {
-         newcols.push (c);
-       }
-    }
-
-  *cols = newcols;
-}
+#include "staff-spacing.hh"
+#include "system.hh"
+#include "warn.hh"
 
-/*
-  Set neighboring columns determined by the spacing-wishes grob property.
-*/
-void
-Spacing_spanner::set_explicit_neighbor_columns (Link_array<Grob> const &cols)
+vector<Grob *>
+Spacing_spanner::get_columns (Grob *me_grob)
 {
-  for (int i = 0; i < cols.size (); i++)
-    {
-      SCM right_neighbors = Grob_array::make_array ();
-      Grob_array *rn_arr = unsmob_grob_array (right_neighbors);
-      int min_rank = 100000;   // inf.
-
-      extract_grob_set (cols[i], "spacing-wishes", wishes);
-      for (int k = wishes.size(); k--;)
-       {
-         Item *wish = dynamic_cast<Item *> ( wishes[k]);
-
-         Item *lc = wish->get_column ();
-         Grob *right = Note_spacing::right_column (wish);
-
-         if (!right)
-           continue;
-
-         Item *rc = dynamic_cast<Item *> (right);
-
-         int right_rank = Paper_column::get_rank (rc);
-         int left_rank = Paper_column::get_rank (lc);
-
-         /*
-           update the left column.
-         */
-         if (right_rank <= min_rank)
-           {
-             if (right_rank < min_rank)
-               rn_arr->clear ();
-
-             min_rank = right_rank;
-             rn_arr->add (wish);
-           }
-
-         /*
-           update the right column of the wish.
-         */
-         int maxrank = 0;
-
-         extract_grob_set (rc, "left-neighbors", lns_arr);
-         if (lns_arr.size ())
-           {
-             Item *it = dynamic_cast<Item *> (lns_arr.top());
-             maxrank = Paper_column::get_rank (it->get_column ());
-           }
-
-         if (left_rank >= maxrank)
-           {
-             
-             if (left_rank > maxrank)
-               {
-                 Grob_array *ga = unsmob_grob_array (rc->get_object ("left-neighbors"));
-                 if (ga)
-                   ga->clear ();
-               }
-
-             Pointer_group_interface::add_grob (rc, ly_symbol2scm ("left-neighbors"), wish);
-           }
-       }
-
-      if (rn_arr->size ())
-       {
-         cols[i]->set_object ("right-neighbors", right_neighbors);
-       }
-    }
-}
-
-/*
-  Set neighboring columns that have no left/right-neighbor set
-  yet. Only do breakable non-musical columns, and musical columns.
-*/
-void
-Spacing_spanner::set_implicit_neighbor_columns (Link_array<Grob> const &cols)
-{
-  for (int i = 0; i < cols.size (); i++)
-    {
-      Item *it = dynamic_cast<Item *> (cols[i]);
-      if (!Item::is_breakable (it) && !Paper_column::is_musical (it))
-       continue;
-
-      // it->breakable || it->musical
-
-      /*
-       sloppy with typing left/right-neighbors should take list, but paper-column found instead.
-      */
-      extract_grob_set (cols[i], "left-neighbors", lns);
-      if (lns.is_empty () && i )
-       {
-         SCM ga_scm = Grob_array::make_array();
-         Grob_array *ga = unsmob_grob_array (ga_scm);
-         ga->add (cols[i-1]);
-         cols[i]->set_object ("left-neighbors", ga_scm);
-       }
-      extract_grob_set (cols[i], "right-neighbors", rns);
-      if (rns.is_empty () && i < cols.size () - 1)
-       {
-         SCM ga_scm = Grob_array::make_array();
-         Grob_array *ga = unsmob_grob_array (ga_scm);
-         ga->add (cols[i+1]);
-         cols[i]->set_object ("right-neighbors", ga_scm);
-       }
-    }
+  Spanner *me = dynamic_cast<Spanner *> (me_grob);
+  vector<Grob *> all (get_root_system (me)->used_columns ());
+  vsize start = binary_search (all, (Grob *)me->get_bound (LEFT),
+                               &Paper_column::less_than);
+  vsize end = binary_search (all, (Grob *) me->get_bound (RIGHT),
+                             &Paper_column::less_than);
+
+  all = vector<Grob *> (all.begin () + start,
+                        all.begin () + end + 1);
+  return all;
 }
 
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Spacing_spanner, set_springs, 1);
 SCM
 Spacing_spanner::set_springs (SCM smob)
 {
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  Spanner *me = unsmob_spanner (smob);
 
   /*
-    can't use get_system() ? --hwn.
+    can't use get_system () ? --hwn.
   */
-  Link_array<Grob> all (me->pscore_->root_system ()->columns ());
-
-  set_explicit_neighbor_columns (all);
-
-  SCM preset_shortest = me->get_property ("common-shortest-duration");
-  Rational global_shortest;
-  if (unsmob_moment (preset_shortest))
-    {
-      global_shortest = unsmob_moment (preset_shortest)->main_part_;
-    }
-  else
-    {
-      global_shortest = find_shortest (me, all);
-      if (be_verbose_global)
-       message (_f ("Global shortest duration is %s", global_shortest.to_string ()) + "\n");
-    }
-  prune_loose_columns (me, &all, global_shortest);
-  set_implicit_neighbor_columns (all);
+  Spacing_options options;
+  options.init_from_grob (me);
+  vector<Grob *> cols = Spacing_spanner::get_columns (me);
+  set_explicit_neighbor_columns (cols);
 
-  int j = 0;
-  for (int i = 1; i < all.size (); i++)
-    {
-      Grob *sc = all[i];
-      if (Item::is_breakable (sc))
-       {
-         Link_array<Grob> measure (all.slice (j, i + 1));
-         do_measure (global_shortest, me, &measure);
-         j = i;
-       }
-    }
+  prune_loose_columns (me, &cols, &options);
+  set_implicit_neighbor_columns (cols);
+  generate_springs (me, cols, &options);
 
   return SCM_UNSPECIFIED;
 }
@@ -417,75 +84,79 @@ Spacing_spanner::set_springs (SCM smob)
   note has a different duration, but hey, don't write that kind of
   stuff, then.
 */
-Rational
-Spacing_spanner::find_shortest (Grob *me, Link_array<Grob> const &cols)
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Spacing_spanner, calc_common_shortest_duration, 1);
+SCM
+Spacing_spanner::calc_common_shortest_duration (SCM grob)
 {
+  Spanner *me = unsmob_spanner (grob);
+
+  vector<Grob *> cols (get_columns (me));
+
   /*
     ascending in duration
   */
-  Array<Rational> durations;
-  Array<int> counts;
+  vector<Rational> durations;
+  vector<int> counts;
 
   Rational shortest_in_measure;
   shortest_in_measure.set_infinite (1);
 
-  for (int i = 0; i < cols.size (); i++)
+  for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
     {
       if (Paper_column::is_musical (cols[i]))
-       {
-         Moment *when = unsmob_moment (cols[i]->get_property ("when"));
-
-         /*
-           ignore grace notes for shortest notes.
-         */
-         if (when && when->grace_part_)
-           continue;
-
-         SCM st = cols[i]->get_property ("shortest-starter-duration");
-         Moment this_shortest = *unsmob_moment (st);
-         assert (this_shortest.to_bool ());
-         shortest_in_measure = min (shortest_in_measure, this_shortest.main_part_);
-       }
+        {
+          Moment *when = unsmob_moment (cols[i]->get_property ("when"));
+
+          /*
+            ignore grace notes for shortest notes.
+          */
+          if (when && when->grace_part_)
+            continue;
+
+          SCM st = cols[i]->get_property ("shortest-starter-duration");
+          Moment this_shortest = *unsmob_moment (st);
+          assert (this_shortest.to_bool ());
+          shortest_in_measure = min (shortest_in_measure, this_shortest.main_part_);
+        }
       else if (!shortest_in_measure.is_infinity ()
-              && Item::is_breakable (cols[i]))
-       {
-         int j = 0;
-         for (; j < durations.size (); j++)
-           {
-             if (durations[j] > shortest_in_measure)
-               {
-                 counts.insert (1, j);
-                 durations.insert (shortest_in_measure, j);
-                 break;
-               }
-             else if (durations[j] == shortest_in_measure)
-               {
-                 counts[j]++;
-                 break;
-               }
-           }
-
-         if (durations.size () == j)
-           {
-             durations.push (shortest_in_measure);
-             counts.push (1);
-           }
-
-         shortest_in_measure.set_infinite (1);
-       }
+               && Paper_column::is_breakable (cols[i]))
+        {
+          vsize j = 0;
+          for (; j < durations.size (); j++)
+            {
+              if (durations[j] > shortest_in_measure)
+                {
+                  counts.insert (counts.begin () + j, 1);
+                  durations.insert (durations.begin () + j, shortest_in_measure);
+                  break;
+                }
+              else if (durations[j] == shortest_in_measure)
+                {
+                  counts[j]++;
+                  break;
+                }
+            }
+
+          if (durations.size () == j)
+            {
+              durations.push_back (shortest_in_measure);
+              counts.push_back (1);
+            }
+
+          shortest_in_measure.set_infinite (1);
+        }
     }
 
-  int max_idx = -1;
+  vsize max_idx = VPOS;
   int max_count = 0;
-  for (int i = durations.size (); i--;)
+  for (vsize i = durations.size (); i--;)
     {
       if (counts[i] >= max_count)
-       {
-         max_idx = i;
-         max_count = counts[i];
-       }
-
-      //      printf ("duration %d/%d, count %d\n", durations[i].num (), durations[i].den (), counts[i]);
+        {
+          max_idx = i;
+          max_count = counts[i];
+        }
     }
 
   SCM bsd = me->get_property ("base-shortest-duration");
@@ -493,446 +164,402 @@ Spacing_spanner::find_shortest (Grob *me, Link_array<Grob> const &cols)
   if (Moment *m = unsmob_moment (bsd))
     d = m->main_part_;
 
-  if (max_idx >= 0)
+  if (max_idx != VPOS)
     d = min (d, durations[max_idx]);
 
-  return d;
+  return Moment (d).smobbed_copy ();
 }
 
-/*
-  Generate spacing for a single measure. We used to have code that did
-  per-measure spacing. Now we have piecewise spacing. We should fix
-  this to support "spacing-regions": some regions have different notes
-  (different time sigs) than others, and should be spaced differently.
-*/
 void
-Spacing_spanner::do_measure (Rational global_shortest, Grob *me,
-                            Link_array<Grob> *cols)
+Spacing_spanner::generate_pair_spacing (Grob *me,
+                                        Paper_column *left_col, Paper_column *right_col,
+                                        Paper_column *after_right_col,
+                                        Spacing_options const *options)
 {
-  Real headwid = robust_scm2double (me->get_property ("spacing-increment"), 1);
-  for (int i = 0; i < cols->size () - 1; i++)
+  if (Paper_column::is_musical (left_col))
     {
-      Item *l = dynamic_cast<Item *> (cols->elem (i));
-      Item *r = dynamic_cast<Item *> (cols->elem (i + 1));
-
-      Paper_column *lc = dynamic_cast<Paper_column *> (l);
-      Paper_column *rc = dynamic_cast<Paper_column *> (r);
-
-      if (Paper_column::is_musical (l))
-       {
-         musical_column_spacing (me, lc, rc, headwid, global_shortest);
-         if (Item *rb = r->find_prebroken_piece (LEFT))
-           musical_column_spacing (me, lc, rb, headwid, global_shortest);
-       }
+      if (!Paper_column::is_musical (right_col)
+          && (options->float_nonmusical_columns_ || to_boolean (right_col->get_property ("maybe-loose")))
+          && after_right_col
+          && Paper_column::is_musical (after_right_col))
+        {
+          /*
+            TODO: should generate rods to prevent collisions.
+          */
+          musical_column_spacing (me, left_col, after_right_col, options);
+          right_col->set_object ("between-cols", scm_cons (left_col->self_scm (),
+                                                           after_right_col->self_scm ()));
+        }
       else
-       {
-         /*
-           The case that the right part is broken as well is rather
-           rare, but it is possible, eg. with a single empty measure,
-           or if one staff finishes a tad earlier than the rest.
-         */
-         Item *lb = l->find_prebroken_piece (RIGHT);
-         Item *rb = r->find_prebroken_piece (LEFT);
-
-         if (i == 0 && Paper_column::get_rank (l) == 0)
-           l = 0;
-
-         if (l && r)
-           breakable_column_spacing (me, l, r, global_shortest);
-         
-         if (lb && r)
-           breakable_column_spacing (me, lb, r, global_shortest);
-
-         if (l && rb)
-           breakable_column_spacing (me, l, rb, global_shortest);
-
-         if (lb && rb)
-           breakable_column_spacing (me, lb, rb, global_shortest);
-       }
-    }
-}
-
-/*
-  Generate the space between two musical columns LC and RC, given
-  spacing parameters INCR and SHORTEST.
-*/
-void
-Spacing_spanner::musical_column_spacing (Grob *me, Item *lc, Item *rc, Real increment, Rational global_shortest)
-{
-  bool expand_only = false;
-  Real base_note_space = note_spacing (me, lc, rc, global_shortest, &expand_only);
-
-  Real compound_note_space = 0.0;
-  Real compound_fixed_note_space = 0.0;
-  int wish_count = 0;
+        musical_column_spacing (me, left_col, right_col, options);
 
-  extract_grob_set (lc, "right-neighbors", neighbors);
-
-  /*
-    We adjust the space following a note only if the next note
-    happens after the current note (this is set in the grob
-    property SPACING-SEQUENCE.
-  */
-  for (int i = 0; i < neighbors.size (); i++)
-    {
-      Grob *wish = neighbors[i];
-
-      Item *wish_rcol = Note_spacing::right_column (wish);
-      if (Note_spacing::left_column (wish) != lc
-         || (wish_rcol != rc && wish_rcol != rc->original_))
-       continue;
-
-      /*
-       This is probably a waste of time in the case of polyphonic
-       music.  */
-      if (Note_spacing::has_interface (wish))
-       {
-         Real space = 0.0;
-         Real fixed = 0.0;
-
-         Note_spacing::get_spacing (wish, rc, base_note_space, increment, &space, &fixed);
-
-         compound_note_space = compound_note_space + space;
-         compound_fixed_note_space = compound_fixed_note_space + fixed;
-         wish_count++;
-       }
+      if (Item *rb = right_col->find_prebroken_piece (LEFT))
+        musical_column_spacing (me, left_col, rb, options);
     }
-
-  if (Paper_column::when_mom (rc).grace_part_
-      && !Paper_column::when_mom (lc).grace_part_)
+  else
     {
       /*
-       Ugh. 0.8 is arbitrary.
+        The case that the right part is broken as well is rather
+        rare, but it is possible, eg. with a single empty measure,
+        or if one staff finishes a tad earlier than the rest.
       */
-      compound_note_space *= 0.8;
-    }
-
-  if (compound_note_space < 0 || wish_count == 0)
-    {
-      compound_note_space = base_note_space;
-      compound_fixed_note_space = increment;
-    }
-  else
-    {
-      compound_note_space /= wish_count;
-      compound_fixed_note_space /= wish_count;
-    }
+      Item *lb = left_col->find_prebroken_piece (RIGHT);
+      Item *rb = right_col->find_prebroken_piece (LEFT);
 
-  /*
-    Whatever we do, the fixed space is smaller than the real
-    space.
+      if (left_col && right_col)
+        breakable_column_spacing (me, left_col, right_col, options);
 
-    TODO: this criterion is discontinuous in the derivative.
-    Maybe it should be continuous?
-  */
-  compound_fixed_note_space = min (compound_fixed_note_space, compound_note_space);
+      if (lb && right_col)
+        breakable_column_spacing (me, lb, right_col, options);
 
-  bool packed = to_boolean (me->get_layout ()->c_variable ("packed"));
-  Real inverse_strength = 1.0;
-  Real distance = 1.0;
+      if (left_col && rb)
+        breakable_column_spacing (me, left_col, rb, options);
 
-  /*
-    TODO: make sure that the space doesn't exceed the right margin.
-  */
-  if (packed)
-    {
-      /*
-       In packed mode, pack notes as tight as possible.  This makes
-       sense mostly in combination with raggedright mode: the notes
-       are then printed at minimum distance.  This is mostly useful
-       for ancient notation, but may also be useful for some flavours
-       of contemporary music.  If not in raggedright mode, lily will
-       pack as much bars of music as possible into a line, but the
-       line will then be stretched to fill the whole linewidth.
-      */
-      inverse_strength = 1.0;
-      distance = compound_fixed_note_space;
+      if (lb && rb)
+        breakable_column_spacing (me, lb, rb, options);
     }
-  else
-    {
-      inverse_strength = (compound_note_space - compound_fixed_note_space);
-      distance = compound_note_space;
-    }
-
-  Spaceable_grob::add_spring (lc, rc, distance, inverse_strength);
 }
 
-/*
-  The one-size-fits all spacing. It doesn't take into account
-  different spacing wishes from one to the next column.
-*/
-void
-Spacing_spanner::standard_breakable_column_spacing (Grob *me, Item *l, Item *r,
-                                                   Real *fixed, Real *space,
-                                                   Moment shortest)
+static void
+set_column_rods (vector<Grob *> const &cols, Real padding)
 {
-  *fixed = 0.0;
-  Direction d = LEFT;
-  Drul_array<Item *> cols (l, r);
+  /* distances[i] will be the distance betwen cols[i-1] and cols[i], and
+     overhangs[j] the amount by which cols[0 thru j] extend beyond cols[j]
+     when each column is placed as far to the left as possible. */
+  vector<Real> distances (cols.size ());
+  vector<Real> overhangs (cols.size ());
 
-  do
+  for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
     {
-      if (!Paper_column::is_musical (cols[d]))
-       {
-         /*
-           Tied accidentals over barlines cause problems, so lets see
-           what happens if we do this for non musical columns only.
-         */
-         Interval lext = cols[d]->extent (cols [d], X_AXIS);
-         if (!lext.is_empty ())
-           *fixed += -d * lext[-d];
-       }
+      Item *r = dynamic_cast<Item *> (cols[i]);
+      Item *rb = r->find_prebroken_piece (LEFT);
+
+      if (Separation_item::is_empty (r) && (!rb || Separation_item::is_empty (rb)))
+        continue;
+
+      Skyline_pair *skys = Skyline_pair::unsmob (r->get_property ("horizontal-skylines"));
+      overhangs[i] = skys ? (*skys)[RIGHT].max_height () : 0.0;
+
+      if (0 == i) continue;
+
+      /* min rather than max because stickout will be negative if the right-hand column
+         sticks out a lot to the left */
+      Real stickout = min (skys ? (*skys)[LEFT].max_height () : 0.0,
+                           Separation_item::conditional_skyline (r, cols[i - 1]).max_height ());
+
+      Real prev_distances = 0.0;
+
+      /* This is an inner loop and hence it is potentially quadratic. However, we only continue
+         as long as there is a rod to insert. Therefore, this loop will usually only execute
+         a constant number of times per iteration of the outer loop. */
+      for (vsize j = i; j--;)
+        {
+          if (overhangs[j] + padding <= prev_distances + distances[i] + stickout)
+            break; // cols[0 thru j] cannot reach cols[i]
+
+          Item *l = dynamic_cast<Item *> (cols[j]);
+          Item *lb = l->find_prebroken_piece (RIGHT);
+
+          Real dist = Separation_item::set_distance (l, r, padding);
+          distances[i] = max (distances[i], dist - prev_distances);
+
+          if (lb)
+            {
+              dist = Separation_item::set_distance (lb, r, padding);
+              // The left-broken version might reach more columns to the
+              // right than the unbroken version, by extending farther and/or
+              // nesting more closely;
+              if (j == i - 1) // check this, the first time we see each lb.
+                overhangs[j] = max (overhangs[j],
+                                    lb->extent (lb, X_AXIS)[RIGHT]
+                                    + distances[i] - dist);
+            }
+          if (rb)
+            Separation_item::set_distance (l, rb, padding);
+          if (lb && rb)
+            Separation_item::set_distance (lb, rb, padding);
+
+          prev_distances += distances[j];
+        }
+      overhangs[i] = max (overhangs[i],
+                          overhangs[i - 1] - distances[i]);
     }
-  while (flip (&d) != LEFT);
+}
 
-  if (l->is_breakable (l) && r->is_breakable (r))
+void
+Spacing_spanner::generate_springs (Grob *me,
+                                   vector<Grob *> const &cols,
+                                   Spacing_options const *options)
+{
+  Paper_column *prev = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[0]);
+  for (vsize i = 1; i < cols.size (); i++)
     {
-      Moment *dt = unsmob_moment (l->get_property ("measure-length"));
-      Moment mlen (1);
-      if (dt)
-       mlen = *dt;
+      Paper_column *col = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i]);
+      Paper_column *next = (i + 1 < cols.size ()) ? dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i + 1]) : 0;
 
-      Real incr = robust_scm2double (me->get_property ("spacing-increment"), 1);
+      generate_pair_spacing (me, prev, col, next, options);
 
-      *space = *fixed + incr * double (mlen.main_part_ / shortest.main_part_) * 0.8;
-    }
-  else
-    {
-      Moment dt = Paper_column::when_mom (r) - Paper_column::when_mom (l);
-
-      if (dt == Moment (0, 0))
-       {
-         /*
-           In this case, Staff_spacing should handle the job,
-           using dt when it is 0 is silly.
-         */
-         *space = *fixed + 0.5;
-       }
-      else
-       {
-         bool dummy;
-         *space = *fixed + get_duration_space (me, dt, shortest.main_part_, &dummy);
-       }
+      prev = col;
     }
+
+  Real padding = robust_scm2double (prev->get_property ("padding"), 0.1);
+  set_column_rods (cols, padding);
 }
 
 /*
-  Read hints from L and generate springs.
+  Generate the space between two musical columns LEFT_COL and RIGHT_COL.
 */
 void
-Spacing_spanner::breakable_column_spacing (Grob *me, Item *l, Item *r, Moment shortest)
+Spacing_spanner::musical_column_spacing (Grob *me,
+                                         Item *left_col,
+                                         Item *right_col,
+                                         Spacing_options const *options)
 {
-  Real compound_fixed = 0.0;
-  Real compound_space = 0.0;
-  int wish_count = 0;
-
-  Moment dt = Paper_column::when_mom (r) - Paper_column::when_mom (l);
+  Real base_note_space = note_spacing (me, left_col, right_col, options);
+  Spring spring;
 
-  if (dt == Moment (0, 0))
+  if (options->stretch_uniformly_)
+    spring = Spring (base_note_space, 0.0);
+  else
     {
-      extract_grob_set (l, "spacing-wishes", wishes);
-
-      for (int i = 0; i < wishes.size (); i++)
-       {
-         Item *spacing_grob = dynamic_cast<Item *> (wishes[i]);
-
-         if (!spacing_grob || !Staff_spacing::has_interface (spacing_grob))
-           continue;
-
-         Real space;
-         Real fixed_space;
-
-         /*
-           column for the left one settings should be ok due automatic
-           pointer munging.
-
-         */
-         assert (spacing_grob->get_column () == l);
-
-         Staff_spacing::get_spacing_params (spacing_grob,
-                                            &space, &fixed_space);
-
-         if (Paper_column::when_mom (r).grace_part_)
-           {
-             /*
-               Correct for grace notes.
-
-               Ugh. The 0.8 is arbitrary.
-             */
-             space *= 0.8;
-           }
-
-         compound_space += space;
-         compound_fixed += fixed_space;
-         wish_count++;
-       }
+      vector<Spring> springs;
+      extract_grob_set (left_col, "spacing-wishes", wishes);
+
+      for (vsize i = 0; i < wishes.size (); i++)
+        {
+          Grob *wish = wishes[i];
+          if (Spacing_interface::left_column (wish) != left_col)
+            {
+              /* This shouldn't really happen, but the ancient music
+                 stuff really messes up the spacing code, grrr
+              */
+              continue;
+            }
+
+          extract_grob_set (wish, "right-items", right_items);
+          bool found_matching_column = false;
+          for (vsize j = 0; j < right_items.size (); j++)
+            {
+              Item *it = dynamic_cast<Item *> (right_items[j]);
+              if (it && (right_col == it->get_column ()
+                         || right_col->original () == it->get_column ()))
+                found_matching_column = true;
+            }
+
+          /*
+            This is probably a waste of time in the case of polyphonic
+            music.  */
+          if (found_matching_column && Note_spacing::has_interface (wish))
+            {
+              Real inc = options->increment_;
+              Grob *gsp = unsmob_grob (left_col->get_object ("grace-spacing"));
+              if (gsp && Paper_column::when_mom (left_col).grace_part_)
+                {
+                  Spacing_options grace_opts;
+                  grace_opts.init_from_grob (gsp);
+                  inc = grace_opts.increment_;
+                }
+              springs.push_back (Note_spacing::get_spacing (wish, right_col, base_note_space, inc));
+            }
+        }
+
+      if (springs.empty ())
+        {
+
+          if (!Paper_column::is_musical (right_col))
+            {
+              /*
+                There used to be code that examined left_col->extent
+                (X_AXIS), but this is resulted in unexpected wide
+                spacing, because the width of s^"text" output is also
+                taken into account here.
+               */
+              spring = Spring (max (base_note_space, options->increment_),
+                               options->increment_);
+            }
+          else
+            {
+              /*
+                Min distance should be 0.0. If there are no spacing
+                wishes, we're probably dealing with polyphonic spacing
+                of hemiolas.
+              */
+              spring = Spring (base_note_space, 0.0);
+            }
+        }
+      else
+        spring = merge_springs (springs);
     }
 
-  if (compound_space <= 0.0 || !wish_count)
+  if (Paper_column::when_mom (right_col).grace_part_
+      && !Paper_column::when_mom (left_col).grace_part_)
     {
-      standard_breakable_column_spacing (me, l, r, &compound_fixed, &compound_space,
-                                        shortest);
-      wish_count = 1;
-    }
-  else
-    {
-      compound_space /= wish_count;
-      compound_fixed /= wish_count;
+      /*
+        Ugh. 0.8 is arbitrary.
+      */
+      spring *= 0.8;
     }
 
-  assert (!isinf (compound_space));
-  compound_space = max (compound_space, compound_fixed);
-
   /*
-    There used to be code that changed spacing depending on
-    raggedright setting.  Ugh.
-
-    Do it more cleanly, or rename the property.
-
+    TODO: make sure that the space doesn't exceed the right margin.
   */
-  Real inverse_strength = (compound_space - compound_fixed);
-  Real distance = compound_space;
-  Spaceable_grob::add_spring (l, r, distance, inverse_strength);
-}
-
-/**
-   Get the measure wide ant for arithmetic spacing.
-*/
-Real
-Spacing_spanner::get_duration_space (Grob *me, Moment d, Rational shortest, bool *expand_only)
-{
-  Real k = robust_scm2double (me->get_property ("shortest-duration-space"), 1);
-  Real incr = robust_scm2double (me->get_property ("spacing-increment"), 1);
-
-  if (d < shortest)
+  if (options->packed_)
     {
       /*
-       We don't space really short notes using the log of the
-       duration, since it would disproportionally stretches the long
-       notes in a piece. In stead, we use geometric spacing with constant 0.5
-       (i.e. linear.)
+        In packed mode, pack notes as tight as possible.  This makes
+        sense mostly in combination with ragged-right mode: the notes
+        are then printed at minimum distance.  This is mostly useful
+        for ancient notation, but may also be useful for some flavours
+        of contemporary music.  If not in ragged-right mode, lily will
+        pack as many bars of music as possible into a line, but the
+        line will then be stretched to fill the whole linewidth.
+
+        Note that we don't actually pack things as tightly as possible:
+        we don't allow the next column to begin before this one ends.
+      */
+      /* FIXME: the else clause below is the "right" thing to do,
+         but we can't do it because of all the empty columns that the
+         ligature-engravers leave lying around. In that case, the extent of
+         the column is incorrect because it includes note-heads that aren't
+         there. We get around this by only including the column extent if
+         the left-hand column is "genuine". This is a dirty hack and it
+         should be fixed in the ligature-engravers. --jneem
+      */
+      if (Paper_column::is_extraneous_column_from_ligature (left_col))
+        spring.set_distance (spring.min_distance ());
+      else
+        spring.set_distance (max (left_col->extent (left_col, X_AXIS)[RIGHT],
+                                  spring.min_distance ()));
 
-       This should probably be tunable, to use other base numbers.
+      spring.set_inverse_stretch_strength (1.0);
+    }
 
-       In Mozart hrn3 by EB., we have 8th note = 3.9 mm (total), 16th note =
-       3.6 mm (total).  head-width = 2.4, so we 1.2mm for 16th, 1.5
-       mm for 8th. (white space), suggesting that we use
+  Spaceable_grob::add_spring (left_col, right_col, spring);
+}
 
-       (1.2 / 1.5)^{-log2(duration ratio)}
+/*
+  Check if COL fills the whole measure.
+ */
+bool
+Spacing_spanner::fills_measure (Grob *me, Item *left, Item *col)
+{
+  System *sys = get_root_system (me);
+  Item *next = sys->column (col->get_column ()->get_rank () + 1);
+  if (!next)
+    return false;
 
+  if (Paper_column::is_musical (next)
+      || Paper_column::is_musical (left)
+      || !Paper_column::is_musical (col)
+      || !Paper_column::is_used (next))
+    return false;
 
-      */
-      Rational ratio = d.main_part_ / shortest;
+  Moment dt
+    = Paper_column::when_mom (next) - Paper_column::when_mom (col);
 
-      return ((k - 1) + double (ratio)) * incr;
-    }
-  else
-    {
-      /*
-       John S. Gourlay. ``Spacing a Line of Music, '' Technical
-       Report OSU-CISRC-10/87-TR35, Department of Computer and
-       Information Science, The Ohio State University, 1987.
-      */
-      Real log = log_2 (shortest);
-      k -= log;
-      Rational compdur = d.main_part_ + d.grace_part_ / Rational (3);
-      *expand_only = false;
+  Moment *len = unsmob_moment (left->get_property ("measure-length"));
+  if (!len)
+    return false;
 
-      return (log_2 (compdur) + k) * incr;
-    }
+  /*
+    Don't check for exact measure length, since ending measures are
+    often shortened due to pickups.
+   */
+  if (dt.main_part_ > len->main_part_ / Rational (2)
+      && (next->is_broken ()
+          || next->break_status_dir ()))
+    return true;
+
+  return false;
 }
 
-Real
-Spacing_spanner::note_spacing (Grob *me, Grob *lc, Grob *rc,
-                              Moment shortest, bool *expand_only)
+/*
+  Read hints from L and generate springs.
+*/
+void
+Spacing_spanner::breakable_column_spacing (Grob *me, Item *l, Item *r,
+                                           Spacing_options const *options)
 {
-  Moment shortest_playing_len = 0;
-  SCM s = lc->get_property ("shortest-playing-duration");
+  vector<Spring> springs;
+  Spring spring;
 
-  if (unsmob_moment (s))
-    shortest_playing_len = *unsmob_moment (s);
+  Real full_measure_space = 0.0;
+  if (Paper_column::is_musical (r)
+      && l->break_status_dir () == CENTER
+      && fills_measure (me, l, r))
+    full_measure_space = robust_scm2double (l->get_property ("full-measure-extra-space"), 1.0);
+
+  Moment dt = Paper_column::when_mom (r) - Paper_column::when_mom (l);
 
-  if (! shortest_playing_len.to_bool ())
+  if (dt == Moment (0, 0))
     {
-      programming_error ("can't find a ruling note at " + Paper_column::when_mom (lc).to_string ());
-      shortest_playing_len = 1;
-    }
+      extract_grob_set (l, "spacing-wishes", wishes);
 
-  Moment lwhen = Paper_column::when_mom (lc);
-  Moment rwhen = Paper_column::when_mom (rc);
+      for (vsize i = 0; i < wishes.size (); i++)
+        {
+          Item *spacing_grob = dynamic_cast<Item *> (wishes[i]);
 
-  Moment delta_t = rwhen - lwhen;
-  if (!Paper_column::is_musical (rc))
-    {
-      /*
-       when toying with mmrests, it is possible to have musical
-       column on the left and non-musical on the right, spanning
-       several measures.
-      */
+          if (!spacing_grob || !Staff_spacing::has_interface (spacing_grob))
+            continue;
+
+          /*
+            column for the left one settings should be ok due automatic
+            pointer munging.
+          */
+          assert (spacing_grob->get_column () == l);
 
-      Moment *dt = unsmob_moment (rc->get_property ("measure-length"));
-      if (dt)
-       {
-         delta_t = min (delta_t, *dt);
-
-         /*
-           The following is an extra safety measure, such that
-           the length of a mmrest event doesn't cause havoc.
-         */
-         shortest_playing_len = min (shortest_playing_len, *dt);
-       }
+          springs.push_back (Staff_spacing::get_spacing (spacing_grob, r,
+                                                         full_measure_space));
+        }
     }
-  Real dist = 0.0;
 
-  /*
-    In normal situations, the next column is at most
-    SHORTEST_PLAYING_LEN away. However chord-tremolos do funky faking stuff
-    with durations, invalidating this assumption. Here we kludge
-    around to get chord tremolos to behave properly.
+  if (springs.empty ())
+    spring = standard_breakable_column_spacing (me, l, r, options);
+  else
+    spring = merge_springs (springs);
 
-  */
-  shortest_playing_len = max (shortest_playing_len, delta_t);
-  if (delta_t.main_part_ && !lwhen.grace_part_)
-    {
-      dist = get_duration_space (me, shortest_playing_len,
-                                shortest.main_part_, expand_only);
-      dist *= double (delta_t.main_part_ / shortest_playing_len.main_part_);
-    }
-  else if (delta_t.grace_part_)
+  if (Paper_column::when_mom (r).grace_part_)
     {
       /*
-       TODO: figure out how to space grace notes.
-      */
-      dist = get_duration_space (me, shortest, shortest.main_part_, expand_only);
+        Correct for grace notes.
 
-      Real grace_fact
-       = robust_scm2double (me->get_property ("grace-space-factor"), 1);
+        Ugh. The 0.8 is arbitrary.
+      */
+      spring *= 0.8;
+    }
 
-      dist *= grace_fact;
+  if (options->stretch_uniformly_ && l->break_status_dir () != RIGHT)
+    {
+      spring.set_min_distance (0.0);
+      spring.set_default_strength ();
     }
 
-  return dist;
+  Spaceable_grob::add_spring (l, r, spring);
 }
 
-ADD_INTERFACE (Spacing_spanner, "spacing-spanner-interface",
-              "The space taken by a note is dependent on its duration. Doubling a\n"
-              "duration adds spacing-increment to the space. The most common shortest\n"
-              "note gets @code{shortest-duration-space}. Notes that are even shorter are\n"
-              "spaced proportonial to their duration.\n"
-              "\n"
-              "Typically, the increment is the width of a black note head.  In a\n"
-              "piece with lots of 8th notes, and some 16th notes, the eighth note\n"
-              "gets 2 note heads width (i.e. the space following a note is 1 note\n"
-              "head width) A 16th note is followed by 0.5 note head width. The\n"
-              "quarter note is followed by  3 NHW, the half by 4 NHW, etc.\n",
-              
-              "grace-space-factor spacing-increment base-shortest-duration "
-              "shortest-duration-space common-shortest-duration"
-
-              );
-
-ADD_INTERFACE (Spacing_interface, "spacing-interface",
-              "Something to do with line breaking and spacing. "
-              "Kill this one after determining line breaks.",
-              "");
+ADD_INTERFACE (Spacing_spanner,
+               "The space taken by a note is dependent on its duration."
+               "  Doubling a duration adds @code{spacing-increment} to the"
+               " space.  The most common shortest note gets"
+               " @code{shortest-duration-space}.  Notes that are even shorter"
+               " are spaced proportonial to their duration.\n"
+               "\n"
+               "Typically, the increment is the width of a black note head."
+               "  In a piece with lots of 8th notes, and some 16th notes, the"
+               " eighth note gets a 2@tie{}note heads width (i.e., the space"
+               " following a note is a 1@tie{}note head width).  A 16th note"
+               " is followed by 0.5 note head width.  The quarter note is"
+               " followed by 3@tie{}NHW, the half by 4@tie{}NHW, etc.",
+
+               /* properties */
+               "average-spacing-wishes "
+               "base-shortest-duration "
+               "common-shortest-duration "
+               "packed-spacing "
+               "shortest-duration-space "
+               "spacing-increment "
+               "strict-grace-spacing "
+               "strict-note-spacing "
+               "uniform-stretching "
+              );