]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/system.cc
Handle situations that either one of above and below is a valid
[lilypond.git] / lily / system.cc
index 3a0f2dbaa339d0744f575778c0d31121370c6c25..1cd582de7525bc2d628b24cb062ddfc188ac7904 100644 (file)
 /*
-  system.cc -- implement System
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  source file of the GNU LilyPond music typesetter
+  Copyright (C) 1996--2011 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
 
-  (c) 1996--2004 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 "input-smob.hh"
-#include "axis-group-interface.hh"
-#include "warn.hh"
 #include "system.hh"
+
+#include "align-interface.hh"
+#include "all-font-metrics.hh"
+#include "axis-group-interface.hh"
+#include "break-align-interface.hh"
+#include "grob-array.hh"
+#include "hara-kiri-group-spanner.hh"
+#include "international.hh"
+#include "lookup.hh"
 #include "main.hh"
+#include "output-def.hh"
+#include "page-layout-problem.hh"
 #include "paper-column.hh"
-#include "paper-def.hh"
-#include "paper-outputter.hh"
 #include "paper-score.hh"
-#include "string.hh"
-#include "warn.hh"
-#include "dimensions.hh"
-#include "molecule.hh"
-#include "all-font-metrics.hh"
-#include "spacing-interface.hh"
+#include "paper-system.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
+#include "skyline-pair.hh"
 #include "staff-symbol-referencer.hh"
+#include "text-interface.hh"
+#include "warn.hh"
 
-// todo: use map.
-void
-fixup_refpoints (SCM s)
+System::System (System const &src)
+  : Spanner (src)
 {
-  for (; gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
-    {
-      Grob::fixup_refpoint (ly_car (s));
-    }
+  all_elements_ = 0;
+  pscore_ = 0;
+  rank_ = 0;
+  checked_footnotes_ = false;
+  init_elements ();
 }
 
-
 System::System (SCM s)
   : Spanner (s)
 {
+  all_elements_ = 0;
   rank_ = 0;
+  checked_footnotes_ = false;
+  init_elements ();
+}
+
+void
+System::init_elements ()
+{
+  SCM scm_arr = Grob_array::make_array ();
+  all_elements_ = unsmob_grob_array (scm_arr);
+  all_elements_->set_ordered (false);
+  set_object ("all-elements", scm_arr);
+}
+
+Grob *
+System::clone () const
+{
+  return new System (*this);
 }
 
 int
 System::element_count () const
 {
-  return scm_ilength (get_grob_property ("all-elements"));
+  return all_elements_->size ();
 }
 
 int
 System::spanner_count () const
 {
-  int k =0;
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements");
-       gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
-    {
-      if (dynamic_cast<Spanner*> (unsmob_grob (gh_car(s))))
-       k++;
-    }
-
+  int k = 0;
+  for (vsize i = all_elements_->size (); i--;)
+    if (dynamic_cast<Spanner *> (all_elements_->grob (i)))
+      k++;
   return k;
 }
-  
 
-int
-scm_default_compare (const void * a, const void *b)
+void
+System::typeset_grob (Grob *elem)
 {
-  SCM pa = *(SCM *)a;
-  SCM pb = *(SCM *)b;
-
-  if (pa < pb) return -1 ;
-  else if (pa > pb) return 1;
-  else return 0;
+  if (elem->layout_)
+    programming_error ("adding element twice");
+  else
+    {
+      elem->layout_ = pscore_->layout ();
+      all_elements_->add (elem);
+      elem->unprotect ();
+    }
 }
 
-/*
-  modify L in place: sort it 
-*/
-
-SCM
-uniquify_list (SCM l)
+void
+System::derived_mark () const
 {
-  int len = scm_ilength (l);
-  SCM  * arr = new SCM[len];
-  int k = 0;
-  for (SCM s =l ; SCM_NNULLP (s); s = SCM_CDR(s))
-    arr[k++] = SCM_CAR(s);
-
-  assert (k == len);
-  qsort (arr, len, sizeof (SCM), &scm_default_compare);
-
-  k = 0;
-  SCM s =l;
-  for (int i = 0; i < len ; i++)
+  if (!all_elements_->empty ())
     {
-      if (i && arr[i] == arr[i-1])
-       continue;
-
-      SCM_SETCAR(s, arr[i]);
-
-      if (i < len - 1)
-       s = SCM_CDR(s);
+      Grob **ptr = &all_elements_->array_reference ()[0];
+      Grob **end = ptr + all_elements_->size ();
+      while (ptr < end)
+       {
+         scm_gc_mark ((*ptr)->self_scm ());
+         ptr++;
+       }
     }
 
-  SCM_SETCDR(s, SCM_EOL);
-  delete arr;
-  
-  return l; 
+  if (pscore_)
+    scm_gc_mark (pscore_->self_scm ());
+
+  Spanner::derived_mark ();
 }
 
-void
-System::typeset_grob (Grob * elem)
+static void
+fixup_refpoints (vector<Grob *> const &grobs)
 {
-  if (elem->pscore_)
-    programming_error ("Adding element twice.");
-  
-  elem->pscore_ = pscore_;
-  Pointer_group_interface::add_grob (this, ly_symbol2scm ("all-elements"), elem);
-  scm_gc_unprotect_object (elem->self_scm ());
+  for (vsize i = grobs.size (); i--;)
+    grobs[i]->fixup_refpoint ();
 }
 
 void
-System::output_lines ()
+System::do_break_substitution_and_fixup_refpoints ()
 {
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements");
-       gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+  for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
     {
-      Grob * g = unsmob_grob (ly_car (s));
+      Grob *g = all_elements_->grob (i);
       if (g->internal_has_interface (ly_symbol2scm ("only-prebreak-interface")))
        {
          /*
-           Kill no longer needed grobs. 
-          */
-         Item * it = dynamic_cast<Item*> (g);
-         if (it && Item::breakable_b(it))
+           Kill no longer needed grobs.
+         */
+         Item *it = dynamic_cast<Item *> (g);
+         if (it && Item::is_non_musical (it))
            {
-             it->find_prebroken_piece (LEFT)->suicide();
-             it->find_prebroken_piece (RIGHT)->suicide();
+             it->find_prebroken_piece (LEFT)->suicide ();
+             it->find_prebroken_piece (RIGHT)->suicide ();
            }
          g->suicide ();
        }
-      else if (g->live ())
+      else if (g->is_live ())
        g->do_break_processing ();
     }
 
@@ -146,477 +156,714 @@ System::output_lines ()
     fixups must be done in broken line_of_scores, because new elements
     are put over there.  */
   int count = 0;
-  for (int i=0; i < broken_intos_.size (); i++)
+  for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
     {
       Grob *se = broken_intos_[i];
-      SCM all = se->get_grob_property ("all-elements");
-      for (SCM s = all; gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+
+      extract_grob_set (se, "all-elements", all_elts);
+      for (vsize j = 0; j < all_elts.size (); j++)
        {
-         fixup_refpoint (ly_car (s));
+         Grob *g = all_elts[j];
+         g->fixup_refpoint ();
        }
-      count += scm_ilength (all);
+        
+      count += all_elts.size ();
     }
-  
+
   /*
     needed for doing items.
-   */
-  fixup_refpoints (get_grob_property ("all-elements"));
+  */
+  fixup_refpoints (all_elements_->array ());
+
+  for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
+    all_elements_->grob (i)->handle_broken_dependencies ();
 
-  
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements");
-       gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
-    {
-      unsmob_grob (ly_car (s))->handle_broken_dependencies ();
-    }
   handle_broken_dependencies ();
 
-  /*
-    Because the this->get_grob_property (all-elements) contains items
-    in 3 versions, handle_broken_dependencies () will leave duplicated
-    items in all-elements. Strictly speaking this is harmless, but it
-    leads to duplicated symbols in the output. uniquify_list() makes
-    sure that no duplicates are in the list.
-   */
-  for (int i=0; i < broken_intos_.size (); i++)
+  /* Because the this->get_property (all-elements) contains items in 3
+     versions, handle_broken_dependencies () will leave duplicated
+     items in all-elements.  Strictly speaking this is harmless, but
+     it leads to duplicated symbols in the output.  uniq makes sure
+     that no duplicates are in the list.  */
+  for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
     {
-      /*
-       don't do this: strange side effects.
-       */
-      //    SCM al = broken_intos_[i]->get_grob_property ("all-elements");
-      //      al  = uniquify_list (al); 
+      System *child = dynamic_cast<System *> (broken_intos_[i]);
+      child->all_elements_->remove_duplicates ();
+      for (vsize j = 0; j < child->all_elements_->size (); j++)
+       {
+         Grob *g = child->all_elements_->grob (j);
+
+         (void) g->get_property ("after-line-breaking");
+       }
     }
-  
-  if (verbose_global_b)
-    progress_indication (_f ("Element count %d.",  count + element_count ()));
 
-  
-  for (int i=0; i < broken_intos_.size (); i++)
-    {
-      System *system = dynamic_cast<System*> (broken_intos_[i]);
+  if (be_verbose_global)
+    message (_f ("Element count %d", count + element_count ()) + "\n");
+}
+
+SCM
+System::get_broken_system_grobs ()
+{
+  SCM ret = SCM_EOL;
+  for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
+    ret = scm_cons (broken_intos_[i]->self_scm (), ret);
+  return scm_reverse (ret);
+}
 
-      if (verbose_global_b)
+SCM
+System::get_paper_systems ()
+{
+  SCM lines = scm_c_make_vector (broken_intos_.size (), SCM_EOL);
+  for (vsize i = 0; i < broken_intos_.size (); i++)
+    {
+      if (be_verbose_global)
        progress_indication ("[");
-      bool last = i+1 == broken_intos_.size ();
-      system->post_processing (last);
 
-      if (verbose_global_b)
-       {
-         progress_indication (to_string (i));
-         progress_indication ("]");
-       }
+      System *system = dynamic_cast<System *> (broken_intos_[i]);
 
-      if (i < broken_intos_.size () - 1)
-       {
-         SCM lastcol =  ly_car (system->get_grob_property ("columns"));
-         Grob*  e = unsmob_grob (lastcol);
+      scm_vector_set_x (lines, scm_from_int (i),
+                       system->get_paper_system ());
 
-         SCM between = ly_symbol2scm ("between-system-string");
-         SCM inter = e->internal_get_grob_property (between);
-         if (gh_string_p (inter))
-           {
-             pscore_->outputter_
-               ->output_scheme (scm_list_n (between, 
-                                            inter, SCM_UNDEFINED));          
-           }
-       }
+      if (be_verbose_global)
+       progress_indication (to_string (i) + "]");
     }
+  return lines;
 }
 
+void
+System::populate_footnote_grob_vector ()
+{
+  extract_grob_set (this, "all-elements", all_elts);
+  for (vsize i = 0; i < all_elts.size (); i++)
+    if (all_elts[i]->internal_has_interface (ly_symbol2scm ("footnote-interface")))
+      footnote_grobs_.push_back (all_elts[i]);
 
+  sort (footnote_grobs_.begin (), footnote_grobs_.end (), Grob::less);
+  checked_footnotes_ = true;
+}
 
-
-/*
-  Find the loose columns in POSNS, and drape them around the columns
-  specified in BETWEEN-COLS.  */
 void
-set_loose_columns (System* which, Column_x_positions const *posns)
+System::get_footnote_grobs_in_range (vector<Grob *> &out, vsize start, vsize end)
 {
-  for (int i = 0; i < posns->loose_cols_.size (); i++)
+  if (!checked_footnotes_)
+    populate_footnote_grob_vector ();
+
+  for (vsize i = 0; i < footnote_grobs_.size (); i++)
     {
-      int divide_over = 1;
-      Item *loose = dynamic_cast<Item*> (posns->loose_cols_[i]);
-      Paper_column* col = dynamic_cast<Paper_column*> (loose);
+      int pos = footnote_grobs_[i]->spanned_rank_interval ()[LEFT];
+      bool end_of_line_visible = true;
+      if (Spanner *s = dynamic_cast<Spanner *>(footnote_grobs_[i]))
+        {
+          Direction spanner_placement =  robust_scm2dir (s->get_property ("spanner-placement"), LEFT);
+          if (spanner_placement == CENTER)
+            spanner_placement = LEFT;
+
+          pos = s->spanned_rank_interval ()[spanner_placement];
+        }
       
-      if (col->system_)
-       continue;
-      
-      Item * left = 0;
-      Item * right = 0;
-      do
-       {
-         SCM between = loose->get_grob_property ("between-cols");
-         if (!gh_pair_p (between))
-           break;
-
+      if (Item *item = dynamic_cast<Item *>(footnote_grobs_[i]))
+        {
+          if (!Item::break_visible (item))
+            continue;
+          // safeguard to bring down the column rank so that end of line footnotes show up on the correct line
+          end_of_line_visible = (LEFT == item->break_status_dir ());
+        }
+
+      if (pos < int (start))
+        continue;
+      if (pos > int (end))
+        break;
+      if (pos == int (start) && end_of_line_visible)
+        continue;
+      if (pos == int (end) && !end_of_line_visible)
+        continue;
+      if (!footnote_grobs_[i]->is_live ())
+        continue;
+
+      out.push_back (footnote_grobs_[i]);
+    }
+}
 
-         Item * l=dynamic_cast<Item*> (unsmob_grob (ly_car (between)));
-         Item * r=dynamic_cast<Item*> (unsmob_grob (ly_cdr (between)));
+vector<Stencil *>
+System::get_footnotes_in_range (vsize start, vsize end)
+{
+  vector<Grob *> footnote_grobs;
+  get_footnote_grobs_in_range (footnote_grobs, start, end);
+  vector<Stencil *> out;
 
-         if (!(l && r))
-           break ;
-         
-         if (!left && l)
-           {
-             left = l->get_column ();
-             if (!left->get_system ())
-               left = left->find_prebroken_piece (RIGHT);
-           }
+  for (vsize i = 0; i < footnote_grobs.size (); i++)
+    {
+      SCM footnote_markup = footnote_grobs[i]->get_property ("footnote-text");
 
-         divide_over ++;
-         loose = right = r->get_column ();
-       }
-      while (1);
+      if (!Text_interface::is_markup (footnote_markup))
+        continue;
 
-      if (!right->get_system ())
-       right = right->find_prebroken_piece (LEFT);
-      
-      /*
-       We divide the remaining space of the column over the left and
-       right side. At the moment, we  
-       
-      */
-      Grob * common = right->common_refpoint (left, X_AXIS);
-      
-      Real rx =        right->extent(common, X_AXIS)[LEFT];
-      Real lx = left->extent(common, X_AXIS)[RIGHT];
-      Real total_dx = rx - lx;
-      Interval cval =col->extent (col, X_AXIS);
+      SCM props = scm_call_1 (ly_lily_module_constant ("layout-extract-page-properties"),
+                              pscore_->layout ()->self_scm ());
 
-      /*
-       
-       We put it in the middle. This is not an ideal solution -- the
-       break alignment code inserts a fixed space before the clef
-       (about 1 SS), while the space following the clef is
-       flexible. In tight situations, the clef will almost be on top
-       of the following note. 
-       
-      */
-      Real dx = rx-lx - cval.length ();
-      if (total_dx < 2* cval.length ())
-       {
-         /*
-           todo: this is discontinuous. I'm too tired to
-           invent a sliding mechanism. Duh.
+      SCM footnote_stl = Text_interface::interpret_markup (pscore_->layout ()->self_scm (),
+                                                           props, footnote_markup);
 
-           TODO.
-          */
-         dx *= 0.25;
-       }
-      else
-       dx *= 0.5;
-
-      col->system_ = which;
-      col->translate_axis (- col->relative_coordinate (common, X_AXIS), X_AXIS);
-      col->translate_axis (lx + dx - cval[LEFT], X_AXIS); 
+      Stencil *footnote_stencil = unsmob_stencil (footnote_stl);
+      out.push_back (footnote_stencil);
     }
+
+  return out;
 }
 
-// const?
-void
-System::break_into_pieces (Array<Column_x_positions> const &breaking)
+Stencil
+System::make_footnote_stencil (Real padding)
 {
-  for (int i=0; i < breaking.size (); i++)
+  Stencil mol;
+
+  for (vsize i = 0; i < footnote_grobs_.size (); i++)
     {
-      System *system = dynamic_cast <System*> (clone ());
-      system->rank_ = i;
+      SCM footnote_markup = footnote_grobs_[i]->get_property ("footnote-text");
+      if (Spanner *orig = dynamic_cast<Spanner *>(footnote_grobs_[i]))
+        if (orig->is_broken ())
+          footnote_markup = orig->broken_intos_[0]->get_property ("footnote-text");
 
-      Link_array<Grob> c (breaking[i].cols_);
-      pscore_->typeset_line (system);
-      
-      system->set_bound (LEFT,c[0]);
-      system->set_bound (RIGHT,c.top ());
-      for (int j=0; j < c.size (); j++)
-       {
-         c[j]->translate_axis (breaking[i].config_[j],X_AXIS);
-         dynamic_cast<Paper_column*> (c[j])->system_ = system;
-       }
-      set_loose_columns (system, &breaking[i]);
-      broken_intos_.push (system);
+      if (!Text_interface::is_markup (footnote_markup))
+        continue;
+
+      SCM props = scm_call_1 (ly_lily_module_constant ("layout-extract-page-properties"),
+                              pscore_->layout ()->self_scm ());
+
+      SCM footnote_stl = Text_interface::interpret_markup (pscore_->layout ()->self_scm (),
+                                                           props, footnote_markup);
+
+      mol.add_at_edge (Y_AXIS, DOWN, *unsmob_stencil (footnote_stl), padding);
     }
+
+  return mol;
 }
 
 void
-System::output_molecule (SCM expr, Offset o)
+System::break_into_pieces (vector<Column_x_positions> const &breaking)
 {
-  while (1)
+  for (vsize i = 0; i < breaking.size (); i++)
     {
-      if (!gh_pair_p (expr))
-       return;
-  
-      SCM head =ly_car (expr);
-      if (unsmob_input (head))
-       {
-         Input * ip = unsmob_input (head);
-      
-         pscore_->outputter_->output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("define-origin"),
-                                                          scm_makfrom0str (ip->file_string ().to_str0 ()),
-                                                          gh_int2scm (ip->line_number ()),
-                                                          gh_int2scm (ip->column_number ()),
-                                                          SCM_UNDEFINED));
-         expr = ly_cadr (expr);
-       }
-      else  if (head ==  ly_symbol2scm ("no-origin"))
-       {
-         pscore_->outputter_->output_scheme (scm_list_n (head, SCM_UNDEFINED));
-         expr = ly_cadr (expr);
-       }
-      else if (head == ly_symbol2scm ("translate-molecule"))
-       {
-         o += ly_scm2offset (ly_cadr (expr));
-         expr = ly_caddr (expr);
-       }
-      else if (head == ly_symbol2scm ("combine-molecule"))
-       {
-         output_molecule (ly_cadr (expr), o);
-         expr = ly_caddr (expr);
-       }
-      else
+      System *system = dynamic_cast<System *> (clone ());
+      system->rank_ = broken_intos_.size ();
+
+      vector<Grob *> c (breaking[i].cols_);
+      pscore_->typeset_system (system);
+
+      int st = Paper_column::get_rank (c[0]);
+      int end = Paper_column::get_rank (c.back ());
+      Interval iv (pure_height (this, st, end));
+      system->set_property ("pure-Y-extent", ly_interval2scm (iv));
+
+      get_footnote_grobs_in_range (system->footnote_grobs_, st, end);
+
+      system->set_bound (LEFT, c[0]);
+      system->set_bound (RIGHT, c.back ());
+      SCM system_labels = SCM_EOL;
+      for (vsize j = 0; j < c.size (); j++)
        {
-         pscore_->outputter_->
-           output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("placebox"),
-                                   gh_double2scm (o[X_AXIS]),
-                                   gh_double2scm (o[Y_AXIS]),
-                                   expr,
-                                   SCM_UNDEFINED));
-
-         return;
+         c[j]->translate_axis (breaking[i].config_[j], X_AXIS);
+         dynamic_cast<Paper_column *> (c[j])->set_system (system);
+         /* collect the column labels */
+         collect_labels (c[j], &system_labels);
        }
+      /*
+       Collect labels from any loose columns too: theses will be set on
+       an empty bar line or a column which is otherwise unused mid-line
+      */
+      vector<Grob *> loose (breaking[i].loose_cols_);
+      for (vsize j = 0; j < loose.size (); j++)
+       collect_labels (loose[j], &system_labels);
+
+      system->set_property ("labels", system_labels);
+
+      set_loose_columns (system, &breaking[i]);
+      broken_intos_.push_back (system);
     }
 }
 
 void
-System::output_scheme (SCM s)
+System::collect_labels (Grob const *col, SCM *labels)
 {
-  pscore_->outputter_->output_scheme (s);
+  SCM col_labels = col->get_property ("labels");
+  if (scm_is_pair (col_labels))
+    *labels = scm_append (scm_list_2 (col_labels, *labels));
 }
 
 void
-System::add_column (Paper_column*p)
+System::add_column (Paper_column *p)
 {
   Grob *me = this;
-  SCM cs = me->get_grob_property ("columns");
-  Grob * prev =  gh_pair_p (cs) ? unsmob_grob (ly_car (cs)) : 0;
-
-  p->rank_ = prev ? Paper_column::get_rank (prev) + 1 : 0; 
+  Grob_array *ga = unsmob_grob_array (me->get_object ("columns"));
+  if (!ga)
+    {
+      SCM scm_ga = Grob_array::make_array ();
+      me->set_object ("columns", scm_ga);
+      ga = unsmob_grob_array (scm_ga);
+    }
 
-  me->set_grob_property ("columns",  gh_cons (p->self_scm (), cs));
+  p->set_rank (ga->size ());
 
-  Axis_group_interface::add_element (me, p);
+  ga->add (p);
+  Axis_group_interface::add_element (this, p);
 }
 
 void
 System::pre_processing ()
 {
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements"); gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
-    unsmob_grob (ly_car (s))->discretionary_processing ();
+  for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
+    all_elements_->grob (i)->discretionary_processing ();
+
+  if (be_verbose_global)
+    message (_f ("Grob count %d", element_count ()));
 
-  if (verbose_global_b)
-    progress_indication (_f ("Grob count %d ",  element_count ()));
+  /*
+    order is significant: broken grobs are added to the end of the
+    array, and should be processed before the original is potentially
+    killed.
+  */
+  for (vsize i = all_elements_->size (); i--;)
+    all_elements_->grob (i)->handle_prebroken_dependencies ();
 
-  
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements"); gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
-    unsmob_grob (ly_car (s))->handle_prebroken_dependencies ();
-  
-  fixup_refpoints (get_grob_property ("all-elements"));
-  
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements"); gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+  fixup_refpoints (all_elements_->array ());
+
+  for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
     {
-      Grob* sc = unsmob_grob (ly_car (s));
-      sc->calculate_dependencies (PRECALCED, PRECALCING, ly_symbol2scm ("before-line-breaking-callback"));
+      Grob *g = all_elements_->grob (i);
+      (void) g->get_property ("before-line-breaking");
     }
-  
-  progress_indication ("\n" + _ ("Calculating line breaks...") + " ");
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements"); gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+
+  for (vsize i = 0; i < all_elements_->size (); i++)
     {
-      Grob * e = unsmob_grob (ly_car (s));
-      SCM proc = e->get_grob_property ("spacing-procedure");
-      if (gh_procedure_p (proc))
-       gh_call1 (proc, e->self_scm ());
+      Grob *e = all_elements_->grob (i);
+      (void) e->get_property ("springs-and-rods");
     }
 }
 
+void
+System::post_processing ()
+{
+  Interval iv (extent (this, Y_AXIS));
+  if (iv.is_empty ())
+    programming_error ("system with empty extent");
+  else
+    translate_axis (-iv[MAX], Y_AXIS);
 
-  const int LAYER_COUNT= 3;
+  /* Generate all stencils to trigger font loads.
+     This might seem inefficient, but Stencils are cached per grob
+     anyway. */
 
+  vector<Grob *> all_elts_sorted (all_elements_->array ());
+  vector_sort (all_elts_sorted, std::less<Grob *> ());
+  uniq (all_elts_sorted);
+  this->get_stencil ();
+  for (vsize i = all_elts_sorted.size (); i--;)
+    {
+      Grob *g = all_elts_sorted[i];
+      g->get_stencil ();
+    }
+}
 
+struct Layer_entry
+{
+  Grob *grob_;
+  int layer_;
+};
 
-void
-System::post_processing (bool last_line)
+bool
+operator< (Layer_entry  const &a,
+          Layer_entry  const &b)
+{
+  return a.layer_ < b.layer_;
+}
+
+SCM
+System::get_paper_system ()
 {
-  for (SCM s = get_grob_property ("all-elements");
-       gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+  SCM exprs = SCM_EOL;
+  SCM *tail = &exprs;
+
+  post_processing ();
+
+  vector<Layer_entry> entries;
+  for (vsize j = 0; j < all_elements_->size (); j++)
     {
-      Grob* sc = unsmob_grob (ly_car (s));
-      sc->calculate_dependencies (POSTCALCED, POSTCALCING,
-                                 ly_symbol2scm ("after-line-breaking-callback"));
+      Layer_entry e;
+      e.grob_ = all_elements_->grob (j);
+      e.layer_ = robust_scm2int (e.grob_->get_property ("layer"), 1);
+
+      entries.push_back (e);
     }
 
-  Interval i (extent (this, Y_AXIS));
-  if (i.is_empty ())
-    programming_error ("Huh?  Empty System?");
-  else
-    translate_axis (- i[MAX], Y_AXIS);
+  vector_sort (entries, std::less<Layer_entry> ());
+  for (vsize j = 0; j < entries.size (); j++)
+    {
+      Grob *g = entries[j].grob_;
+      Stencil st = g->get_print_stencil ();
+
+      if (st.expr () == SCM_EOL)
+       continue;
+
+      Offset o;
+      for (int a = X_AXIS; a < NO_AXES; a++)
+       o[Axis (a)] = g->relative_coordinate (this, Axis (a));
 
-  Real height = i.length ();
-  if (height > 50 CM)
+      Offset extra = robust_scm2offset (g->get_property ("extra-offset"),
+                                       Offset (0, 0))
+       * Staff_symbol_referencer::staff_space (g);
+
+      /* Must copy the stencil, for we cannot change the stencil
+        cached in G.  */
+
+      st.translate (o + extra);
+
+      *tail = scm_cons (st.expr (), SCM_EOL);
+      tail = SCM_CDRLOC (*tail);
+    }
+
+  if (Stencil *me = get_stencil ())
+    exprs = scm_cons (me->expr (), exprs);
+
+  Interval x (extent (this, X_AXIS));
+  Interval y (extent (this, Y_AXIS));
+  Stencil sys_stencil (Box (x, y),
+                      scm_cons (ly_symbol2scm ("combine-stencil"),
+                                exprs));
+  if (debug_skylines)
     {
-      programming_error ("Improbable system height");
-      height = 50 CM;
+      Skyline_pair *skylines = Skyline_pair::unsmob (get_property ("vertical-skylines"));
+      if (skylines)
+       {
+         Stencil up
+           = Lookup::points_to_line_stencil (0.1, (*skylines)[UP].to_points (X_AXIS));
+         Stencil down
+           = Lookup::points_to_line_stencil (0.1, (*skylines)[DOWN].to_points (X_AXIS));
+         sys_stencil.add_stencil (up.in_color (255, 0, 0));
+         sys_stencil.add_stencil (down.in_color (0, 255, 0));
+       }
     }
 
-  /*
-    generate all molecules  to trigger all font loads.
+  Grob *left_bound = this->get_bound (LEFT);
+  SCM prop_init = left_bound->get_property ("line-break-system-details");
+  Prob *pl = make_paper_system (prop_init);
+  paper_system_set_stencil (pl, sys_stencil);
+
+  /* information that the page breaker might need */
+  Grob *right_bound = this->get_bound (RIGHT);
+  pl->set_property ("vertical-skylines", this->get_property ("vertical-skylines"));
+  pl->set_property ("page-break-permission", right_bound->get_property ("page-break-permission"));
+  pl->set_property ("page-turn-permission", right_bound->get_property ("page-turn-permission"));
+  pl->set_property ("page-break-penalty", right_bound->get_property ("page-break-penalty"));
+  pl->set_property ("page-turn-penalty", right_bound->get_property ("page-turn-penalty"));
+
+  Interval staff_refpoints;
+  if (Grob *align = get_vertical_alignment ())
+    {
+      extract_grob_set (align, "elements", staves);
+      for (vsize i = 0; i < staves.size (); i++)
+       if (staves[i]->is_live ()
+           && Page_layout_problem::is_spaceable (staves[i]))
+         staff_refpoints.add_point (staves[i]->relative_coordinate (this,
+                                                                    Y_AXIS));
+    }
+
+  pl->set_property ("staff-refpoint-extent", ly_interval2scm (staff_refpoints));
+  pl->set_property ("system-grob", this->self_scm ());
 
-    (ugh. This is not very memory efficient.)  */
+  return pl->unprotect ();
+}
+
+vector<Item *>
+System::broken_col_range (Item const *left, Item const *right) const
+{
+  vector<Item *> ret;
 
-  SCM all = get_grob_property ("all-elements")  ;
-  all = uniquify_list (all);
+  left = left->get_column ();
+  right = right->get_column ();
 
-  /*
-    triger font loads first.
+  extract_grob_set (this, "columns", cols);
 
-    This might seem inefficient, but Molecules are cached per grob
-    anyway.
-    */
-  this->get_molecule();
-  for (SCM s = all; gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+  vsize i = Paper_column::get_rank (left);
+  int end_rank = Paper_column::get_rank (right);
+  if (i < cols.size ())
+    i++;
+
+  while (i < cols.size ()
+        && Paper_column::get_rank (cols[i]) < end_rank)
     {
-      Grob * g = unsmob_grob (ly_car (s));
-      g->get_molecule ();
+      Paper_column *c = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i]);
+      if (Paper_column::is_breakable (c) && !c->get_system ())
+       ret.push_back (c);
+      i++;
     }
-  
-  /*
-    font defs;
-   */
-  SCM font_names = ly_quote_scm (get_paper ()->font_descriptions ());  
-  output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("define-fonts"),
-                            font_names,
-                            SCM_UNDEFINED));
 
-  /*
-    line preamble.
-   */
-  Interval j (extent (this, X_AXIS));
-  Real length = j[RIGHT];
-    
-  output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("start-system"),
-                         gh_double2scm (length),
-                         gh_double2scm (height),
-                         SCM_UNDEFINED));
-  
-  /* Output elements in three layers, 0, 1, 2.
-     The default layer is 1. */
-  {
-    Molecule *m = this->get_molecule();
-    if (m)
-      output_molecule (m->get_expr (), Offset(0,0));
-  }
-  
-  for (int i = 0; i < 3; i++)
-    for (SCM s = get_grob_property ("all-elements"); gh_pair_p (s);
-        s = ly_cdr (s))
-      {
-       Grob *sc = unsmob_grob (ly_car (s));
-       Molecule *m = sc->get_molecule ();
-       if (!m)
-         continue;
-       
-       SCM s = sc->get_grob_property ("layer");
-       int layer = gh_number_p (s) ? gh_scm2int (s) : 1;
-       if (layer != i)
-         continue;
-       
-       Offset o (sc->relative_coordinate (this, X_AXIS),
-                 sc->relative_coordinate (this, Y_AXIS));
-       
-       SCM e = sc->get_grob_property ("extra-offset");
-       if (gh_pair_p (e))
-         {
-           Offset z = ly_scm2offset (e);
-           z *= Staff_symbol_referencer::staff_space (sc);
-           
-           o += z;
-         }
-       
-       output_molecule (m->get_expr (), o);
-      }
+  return ret;
+}
+
+/** Return all columns, but filter out any unused columns , since they might
+    disrupt the spacing problem. */
+vector<Grob *>
+System::used_columns () const
+{
+  extract_grob_set (this, "columns", ro_columns);
+
+  int last_breakable = ro_columns.size ();
 
-  
-  
-  if (last_line)
+  while (last_breakable--)
     {
-      output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("stop-last-system"), SCM_UNDEFINED));
+      if (Paper_column::is_breakable (ro_columns [last_breakable]))
+       break;
     }
-  else
+
+  vector<Grob *> columns;
+  for (int i = 0; i <= last_breakable; i++)
     {
-      output_scheme (scm_list_n (ly_symbol2scm ("stop-system"), SCM_UNDEFINED));
+      if (Paper_column::is_used (ro_columns[i]))
+       columns.push_back (ro_columns[i]);
     }
+
+  return columns;
+}
+
+Paper_column *
+System::column (vsize which) const
+{
+  extract_grob_set (this, "columns", columns);
+  if (which >= columns.size ())
+    return 0;
+
+  return dynamic_cast<Paper_column *> (columns[which]);
+}
+
+Paper_score *
+System::paper_score () const
+{
+  return pscore_;
 }
 
+int
+System::get_rank () const
+{
+  return rank_;
+}
 
-Link_array<Item> 
-System::broken_col_range (Item const*l, Item const*r) const
+System *
+get_root_system (Grob *me)
 {
-  Link_array<Item> ret;
+  Grob *system_grob = me;
 
-  l = l->get_column ();
-  r = r->get_column ();
-  SCM s = get_grob_property ("columns");
+  while (system_grob->get_parent (Y_AXIS))
+    system_grob = system_grob->get_parent (Y_AXIS);
 
-  while (gh_pair_p (s) && ly_car (s) != r->self_scm ())
-    s = ly_cdr (s);
-    
-  if (gh_pair_p (s))
-    s = ly_cdr (s);
-  
-  while (gh_pair_p (s) && ly_car (s) != l->self_scm ())
+  return dynamic_cast<System *> (system_grob);
+}
+
+Grob *
+System::get_vertical_alignment ()
+{
+  extract_grob_set (this, "elements", elts);
+  Grob *ret = 0;
+  for (vsize i = 0; i < elts.size (); i++)
+    if (Align_interface::has_interface (elts[i]))
+      {
+       if (ret)
+         programming_error ("found multiple vertical alignments in this system");
+       ret = elts[i];
+      }
+
+  if (!ret)
+    programming_error ("didn't find a vertical alignment in this system");
+  return ret;
+}
+
+// Finds the furthest staff in the given direction whose x-extent
+// overlaps with the given interval.
+Grob *
+System::get_extremal_staff (Direction dir, Interval const &iv)
+{
+  Grob *align = get_vertical_alignment ();
+  if (!align)
+    return 0;
+
+  extract_grob_set (align, "elements", elts);
+  vsize start = (dir == UP) ? 0 : elts.size () - 1;
+  vsize end = (dir == UP) ? elts.size () : VPOS;
+  for (vsize i = start; i != end; i += dir)
     {
-      Paper_column*c = dynamic_cast<Paper_column*> (unsmob_grob (ly_car (s)));
-      if (Item::breakable_b (c) && !c->system_)
-       ret.push (c);
+      if (Hara_kiri_group_spanner::has_interface (elts[i]))
+       Hara_kiri_group_spanner::consider_suicide (elts[i]);
 
-      s = ly_cdr (s);
+      Interval intersection = elts[i]->extent (this, X_AXIS);
+      intersection.intersect (iv);
+      if (elts[i]->is_live () && !intersection.is_empty ())
+       return elts[i];
     }
+  return 0;
+}
+
+Interval
+System::pure_refpoint_extent (vsize start, vsize end)
+{
+  Interval ret;
+  Grob *alignment = get_vertical_alignment ();
+  if (!alignment)
+    return Interval ();
+
+  extract_grob_set (alignment, "elements", staves);
+  vector<Real> offsets = Align_interface::get_pure_minimum_translations (alignment, staves, Y_AXIS, start, end);
+
+  for (vsize i = 0; i < offsets.size (); ++i)
+    if (Page_layout_problem::is_spaceable (staves[i]))
+      {
+       ret[UP] = offsets[i];
+       break;
+      }
+
+  for (vsize i = offsets.size (); i--;)
+    if (Page_layout_problem::is_spaceable (staves[i]))
+      {
+       ret[DOWN] = offsets[i];
+       break;
+      }
 
-  ret.reverse ();
   return ret;
 }
 
-/**
-   Return all columns, but filter out any unused columns , since they might
-   disrupt the spacing problem.
- */
-Link_array<Grob>
-System::columns ()const
+Interval
+System::part_of_line_pure_height (vsize start, vsize end, bool begin)
 {
-  Link_array<Grob> acs
-    = Pointer_group_interface__extract_grobs (this, (Grob*) 0, "columns");
-  bool bfound = false;
-  for (int i= acs.size (); i -- ;)
+  Grob *alignment = get_vertical_alignment ();
+  if (!alignment)
+    return Interval ();
+
+  extract_grob_set (alignment, "elements", staves);
+  vector<Real> offsets = Align_interface::get_pure_minimum_translations (alignment, staves, Y_AXIS, start, end);
+
+  Interval ret;
+  for (vsize i = 0; i < staves.size (); ++i)
     {
-      bool brb = Item::breakable_b (acs[i]);
-      bfound = bfound || brb;
+      Interval iv = begin
+       ? Axis_group_interface::begin_of_line_pure_height (staves[i], start)
+       : Axis_group_interface::rest_of_line_pure_height (staves[i], start, end);
+      if (i < offsets.size ())
+       iv.translate (offsets[i]);
+      ret.unite (iv);
+    }
 
-      /*
-       the last column should be breakable. Weed out any columns that
-       seem empty. We need to retain breakable columns, in case
-       someone forced a breakpoint.
-      */
-      if (!bfound || !Paper_column::is_used (acs[i]))
-       acs.del (i);
+  Interval other_elements = begin
+    ? Axis_group_interface::begin_of_line_pure_height (this, start)
+    : Axis_group_interface::rest_of_line_pure_height (this, start, end);
+
+  ret.unite (other_elements);
+
+  return ret;
+}
+
+Interval
+System::begin_of_line_pure_height (vsize start, vsize end)
+{
+  return part_of_line_pure_height (start, end, true);
+}
+
+Interval
+System::rest_of_line_pure_height (vsize start, vsize end)
+{
+  return part_of_line_pure_height (start, end, false);
+}
+
+// This differs from Axis_group_interface::calc_pure_relevant_grobs
+// because here, we are only interested in those few elements that aren't
+// descended from VerticalAlignment (ie. things like RehearsalMark, BarLine).
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (System, calc_pure_relevant_grobs, 1);
+SCM
+System::calc_pure_relevant_grobs (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+
+  extract_grob_set (me, "elements", elts);
+  vector<Grob *> relevant_grobs;
+  SCM pure_relevant_p = ly_lily_module_constant ("pure-relevant?");
+
+  for (vsize i = 0; i < elts.size (); ++i)
+    {
+      if (!Axis_group_interface::has_interface (elts[i]))
+       {
+         if (to_boolean (scm_apply_1 (pure_relevant_p, elts[i]->self_scm (), SCM_EOL)))
+           relevant_grobs.push_back (elts[i]);
+
+         if (Item *it = dynamic_cast<Item*> (elts[i]))
+           {
+             Direction d = LEFT;
+             do
+               {
+                 Item *piece = it->find_prebroken_piece (d);
+                 if (piece && to_boolean (scm_apply_1 (pure_relevant_p, piece->self_scm (), SCM_EOL)))
+                   relevant_grobs.push_back (piece);
+               }
+             while (flip (&d) != LEFT);
+           }
+       }
     }
-  return acs;
+
+  SCM grobs_scm = Grob_array::make_array ();
+
+  unsmob_grob_array (grobs_scm)->set_array (relevant_grobs);
+  return grobs_scm;
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (System, height, 1);
+SCM
+System::height (SCM smob)
+{
+  return Axis_group_interface::height (smob);
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (System, calc_pure_height, 3);
+SCM
+System::calc_pure_height (SCM smob, SCM start_scm, SCM end_scm)
+{
+  System *me = dynamic_cast<System *> (unsmob_grob (smob));
+  int start = scm_to_int (start_scm);
+  int end = scm_to_int (end_scm);
+
+  Interval begin = me->begin_of_line_pure_height (start, end);
+  Interval rest = me->rest_of_line_pure_height (start, end);
+  begin.unite (rest);
+
+  return ly_interval2scm (begin);
 }
-  
 
+Grob*
+System::get_pure_bound (Direction d, int start, int end)
+{
+  vector<vsize> ranks = pscore_->get_break_ranks ();
+  vector<vsize> indices = pscore_->get_break_indices ();
+  vector<Grob*> cols = pscore_->get_columns ();
+
+  vsize target_rank = (d == LEFT ? start : end);
+  vector<vsize>::const_iterator i =
+    lower_bound (ranks.begin (), ranks.end (), target_rank, std::less<vsize> ());
+
+  if (i != ranks.end () && (*i) == target_rank)
+    return cols[indices[i - ranks.begin ()]];
+  else
+    return 0;
+}
 
+Grob*
+System::get_maybe_pure_bound (Direction d, bool pure, int start, int end)
+{
+  return pure ? get_pure_bound (d, start, end) : get_bound (d);
+}
 
-ADD_INTERFACE (System,"system-interface",
-  "Super grob, parent of all: "
-"\n\n"
-"The columns of a score that form one line.  The toplevel grob.  Any "
-"grob has a Line_of_score as both X and Y reference point. The "
-"Paper_score contains one grob of this type. Control enters the "
-"Grob dependency calculation from this single Line_of_score "
-"object.",
-  "between-system-string all-elements columns");
+ADD_INTERFACE (System,
+              "This is the top-level object: Each object in a score"
+              " ultimately has a @code{System} object as its X and"
+              " Y@tie{}parent.",
+
+              /* properties */
+              "all-elements "
+              "columns "
+              "labels "
+              "pure-Y-extent "
+              "skyline-horizontal-padding "
+              );