ginsh/ginsh_parser.ypp

   1 /** @file ginsh_parser.yy
   2  *
   3  *  Input grammar definition for ginsh.
   4  *  This file must be processed with yacc/bison. */
   5
   6 /*
   7  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2011 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
   8  *
   9  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  *  (at your option) any later version.
  13  *
  14  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  *  GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  21  *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  22  */
  23
  24
  25 /*
  26  *  Definitions
  27  */
  28
  29 %{
  30 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  31 #include "config.h"
  32 #endif
  33 #ifdef HAVE_RUSAGE
  34 #include <sys/resource.h>
  35 #else
  36 #include <ctime>
  37 #endif
  38
  39 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  40 #include <sys/types.h>
  41 #include <unistd.h>
  42 #endif
  43
  44 #include <stdexcept>
  45
  46 #include "ginsh.h"
  47
  48 #define YYERROR_VERBOSE 1
  49
  50 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
  51 // Original readline settings
  52 static int orig_completion_append_character;
  53 static const char *orig_basic_word_break_characters;
  54
  55 #if (RL_VERSION_MAJOR >= 5)
  56 #define GINAC_RL_COMPLETER_CAST(a) const_cast<char *>((a))
  57 #else
  58 #define GINAC_RL_COMPLETER_CAST(a) (a)
  59 #endif
  60 #endif // HAVE_LIBREADLINE
  61
  62 // Expression stack for %, %% and %%%
  63 static void push(const ex &e);
  64 static ex exstack[3];
  65 // Assigned symbols
  66 static exmap assigned_symbol_table;
  67
  68 // Start and end time for the time() function
  69 #ifdef HAVE_RUSAGE
  70 static struct rusage start_time, end_time;
  71 #define START_TIMER getrusage(RUSAGE_SELF, &start_time);
  72 #define STOP_TIMER getrusage(RUSAGE_SELF, &end_time);
  73 #define PRINT_TIME_USED cout << \
  74    (end_time.ru_utime.tv_sec - start_time.ru_utime.tv_sec) + \
  75        (end_time.ru_stime.tv_sec - start_time.ru_stime.tv_sec) + \
  76        double(end_time.ru_utime.tv_usec - start_time.ru_utime.tv_usec) / 1e6 + \
  77        double(end_time.ru_stime.tv_usec - start_time.ru_stime.tv_usec) / 1e6 \
  78                        << 's' << endl;
  79 #else
  80 static std::clock_t start_time, end_time;
  81 #define START_TIMER start_time = std::clock();
  82 #define STOP_TIMER end_time = std::clock();
  83 #define PRINT_TIME_USED \
  84   cout << double(end_time - start_time)/CLOCKS_PER_SEC << 's' << endl;
  85 #endif
  86
  87 // Table of functions (a multimap, because one function may appear with different
  88 // numbers of parameters)
  89 typedef ex (*fcnp)(const exprseq &e);
  90 typedef ex (*fcnp2)(const exprseq &e, int serial);
  91
  92 struct fcn_desc {
  93         fcn_desc() : p(NULL), num_params(0), is_ginac(false), serial(0) {}
  94         fcn_desc(fcnp func, int num) : p(func), num_params(num), is_ginac(false), serial(0) {}
  95         fcn_desc(fcnp2 func, int num, int ser) : p((fcnp)func), num_params(num), is_ginac(true), serial(ser) {}
  96
  97         fcnp p;         // Pointer to function
  98         int num_params; // Number of parameters (0 = arbitrary)
  99         bool is_ginac;  // Flag: function is GiNaC function
 100         int serial;     // GiNaC function serial number (if is_ginac == true)
 101 };
 102
 103 typedef multimap<string, fcn_desc> fcn_tab;
 104 static fcn_tab fcns;
 105
 106 static fcn_tab::const_iterator find_function(const ex &sym, int req_params);
 107
 108 // Table to map help topics to help strings
 109 typedef multimap<string, string> help_tab;
 110 static help_tab help;
 111
 112 static void insert_fcn_help(const char *name, const char *str);
 113 static void print_help(const string &topic);
 114 static void print_help_topics(void);
 115 %}
 116
 117 /* Tokens (T_LITERAL means a literal value returned by the parser, but not
 118    of class numeric or symbol (e.g. a constant or the FAIL object)) */
 119 %token T_NUMBER T_SYMBOL T_LITERAL T_DIGITS T_QUOTE T_QUOTE2 T_QUOTE3
 120 %token T_EQUAL T_NOTEQ T_LESSEQ T_GREATEREQ
 121
 122 %token T_QUIT T_WARRANTY T_PRINT T_IPRINT T_PRINTLATEX T_PRINTCSRC T_TIME
 123 %token T_XYZZY T_INVENTORY T_LOOK T_SCORE T_COMPLEX_SYMBOLS T_REAL_SYMBOLS
 124
 125 /* Operator precedence and associativity */
 126 %right '='
 127 %left T_EQUAL T_NOTEQ
 128 %left '<' '>' T_LESSEQ T_GREATEREQ
 129 %left '+' '-'
 130 %left '*' '/'
 131 %nonassoc NEG
 132 %right '^'
 133 %nonassoc '!'
 134
 135 %start input
 136
 137
 138 /*
 139  *  Grammar rules
 140  */
 141
 142 %%
 143 input   : /* empty */
 144         | input line
 145         ;
 146
 147 line    : ';'
 148         | exp ';' {
 149                 try {
 150                         cout << $1 << endl;
 151                         push($1);
 152                 } catch (exception &e) {
 153                         cerr << e.what() << endl;
 154                         YYERROR;
 155                 }
 156         }
 157         | exp ':' {
 158                 try {
 159                         push($1);
 160                 } catch (exception &e) {
 161                         std::cerr << e.what() << endl;
 162                         YYERROR;
 163                 }
 164         }
 165         | T_PRINT '(' exp ')' ';' {
 166                 try {
 167                         $3.print(print_tree(std::cout));
 168                 } catch (exception &e) {
 169                         std::cerr << e.what() << endl;
 170                         YYERROR;
 171                 }
 172         }
 173         | T_IPRINT '(' exp ')' ';' {
 174                 try {
 175                         ex e = $3;
 176                         if (!e.info(info_flags::integer))
 177                                 throw (std::invalid_argument("argument to iprint() must be an integer"));
 178                         long i = ex_to<numeric>(e).to_long();
 179                         cout << i << endl;
 180                         cout << "#o" << oct << i << endl;
 181                         cout << "#x" << hex << i << dec << endl;
 182                 } catch (exception &e) {
 183                         cerr << e.what() << endl;
 184                         YYERROR;
 185                 }
 186         }
 187         | T_PRINTLATEX '(' exp ')' ';' {
 188                 try {
 189                         $3.print(print_latex(std::cout)); cout << endl;
 190                 } catch (exception &e) {
 191                         std::cerr << e.what() << endl;
 192                         YYERROR;
 193                 }
 194         }
 195         | T_PRINTCSRC '(' exp ')' ';' {
 196                 try {
 197                         $3.print(print_csrc_double(std::cout)); cout << endl;
 198                 } catch (exception &e) {
 199                         std::cerr << e.what() << endl;
 200                         YYERROR;
 201                 }
 202         }
 203         | '?' T_SYMBOL          {print_help(ex_to<symbol>($2).get_name());}
 204         | '?' T_TIME            {print_help("time");}
 205         | '?' T_PRINT           {print_help("print");}
 206         | '?' T_IPRINT          {print_help("iprint");}
 207         | '?' T_PRINTLATEX      {print_help("print_latex");}
 208         | '?' T_PRINTCSRC       {print_help("print_csrc");}
 209         | '?' '?'               {print_help_topics();}
 210         | T_QUIT                {YYACCEPT;}
 211         | T_WARRANTY {
 212                 cout << "This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under\n";
 213                 cout << "the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software\n";
 214                 cout << "Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later\n";
 215                 cout << "version.\n";
 216                 cout << "This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT\n";
 217                 cout << "ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS\n";
 218                 cout << "FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more\n";
 219                 cout << "details.\n";
 220                 cout << "You should have received a copy of the GNU General Public License along with\n";
 221                 cout << "this program. If not, write to the Free Software Foundation, 675 Mass Ave,\n";
 222                 cout << "Cambridge, MA 02139, USA.\n";
 223         }
 224         | T_XYZZY               {cout << "Nothing happens.\n";}
 225         | T_INVENTORY           {cout << "You're not carrying anything.\n";}
 226         | T_LOOK                {cout << "You're in a twisty little maze of passages, all alike.\n";}
 227         | T_SCORE {
 228                 cout << "If you were to quit now, you would score ";
 229                 cout << (syms.size() > 350 ? 350 : syms.size());
 230                 cout << " out of a possible 350.\n";
 231         }
 232         | T_REAL_SYMBOLS { symboltype = domain::real; }
 233         | T_COMPLEX_SYMBOLS { symboltype = domain::complex; }
 234         | T_TIME { START_TIMER } '(' exp ')' { STOP_TIMER PRINT_TIME_USED }
 235         | error ';'             {yyclearin; yyerrok;}
 236         | error ':'             {yyclearin; yyerrok;}
 237         ;
 238
 239 exp     : T_NUMBER              {$$ = $1;}
 240         | T_SYMBOL              {
 241                 exmap::const_iterator i = assigned_symbol_table.find($1);
 242                 if (i == assigned_symbol_table.end())
 243                         $$ = $1;
 244                 else
 245                         $$ = i->second.eval();
 246         }
 247         | '\'' T_SYMBOL '\''    {$$ = $2;}
 248         | T_LITERAL             {$$ = $1;}
 249         | T_DIGITS              {$$ = $1;}
 250         | T_QUOTE               {$$ = exstack[0];}
 251         | T_QUOTE2              {$$ = exstack[1];}
 252         | T_QUOTE3              {$$ = exstack[2];}
 253         | T_SYMBOL '(' exprseq ')' {
 254                 fcn_tab::const_iterator i = find_function($1, $3.nops());
 255                 if (i->second.is_ginac) {
 256                         $$ = ((fcnp2)(i->second.p))(ex_to<exprseq>($3), i->second.serial);
 257                 } else {
 258                         $$ = (i->second.p)(ex_to<exprseq>($3));
 259                 }
 260         }
 261         | T_DIGITS '=' T_NUMBER {$$ = $3; Digits = ex_to<numeric>($3).to_int();}
 262         | T_SYMBOL '=' exp      {$$ = $3; assigned_symbol_table[$1] = $3; }
 263         | exp T_EQUAL exp       {$$ = $1 == $3;}
 264         | exp T_NOTEQ exp       {$$ = $1 != $3;}
 265         | exp '<' exp           {$$ = $1 < $3;}
 266         | exp T_LESSEQ exp      {$$ = $1 <= $3;}
 267         | exp '>' exp           {$$ = $1 > $3;}
 268         | exp T_GREATEREQ exp   {$$ = $1 >= $3;}
 269         | exp '+' exp           {$$ = $1 + $3;}
 270         | exp '-' exp           {$$ = $1 - $3;}
 271         | exp '*' exp           {$$ = $1 * $3;}
 272         | exp '/' exp           {$$ = $1 / $3;}
 273         | '-' exp %prec NEG     {$$ = -$2;}
 274         | '+' exp %prec NEG     {$$ = $2;}
 275         | exp '^' exp           {$$ = power($1, $3);}
 276         | exp '!'               {$$ = factorial($1);}
 277         | '(' exp ')'           {$$ = $2;}
 278         | '{' list_or_empty '}' {$$ = $2;}
 279         | '[' matrix ']'        {$$ = lst_to_matrix(ex_to<lst>($2));}
 280         ;
 281
 282 exprseq : exp                   {$$ = exprseq($1);}
 283         | exprseq ',' exp       {exprseq es(ex_to<exprseq>($1)); $$ = es.append($3);}
 284         ;
 285
 286 list_or_empty: /* empty */      {$$ = *new lst;}
 287         | list                  {$$ = $1;}
 288         ;
 289
 290 list    : exp                   {$$ = lst($1);}
 291         | list ',' exp          {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($3);}
 292         ;
 293
 294 matrix  : '[' row ']'           {$$ = lst($2);}
 295         | matrix ',' '[' row ']' {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($4);}
 296         ;
 297
 298 row     : exp                   {$$ = lst($1);}
 299         | row ',' exp           {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($3);}
 300         ;
 301
 302
 303 /*
 304  *  Routines
 305  */
 306
 307 %%
 308 // Error print routine
 309 int yyerror(const char *s)
 310 {
 311         cerr << s << " at " << yytext << endl;
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 // Push expression "e" onto the expression stack (for ", "" and """)
 316 static void push(const ex &e)
 317 {
 318         exstack[2] = exstack[1];
 319         exstack[1] = exstack[0];
 320         exstack[0] = e;
 321 }
 322
 323
 324 /*
 325  *  Built-in functions
 326  */
 327
 328 static ex f_collect(const exprseq &e) {return e[0].collect(e[1]);}
 329 static ex f_collect_distributed(const exprseq &e) {return e[0].collect(e[1], true);}
 330 static ex f_collect_common_factors(const exprseq &e) {return collect_common_factors(e[0]);}
 331 static ex f_convert_H_to_Li(const exprseq &e) {return convert_H_to_Li(e[0], e[1]);}
 332 static ex f_degree(const exprseq &e) {return e[0].degree(e[1]);}
 333 static ex f_denom(const exprseq &e) {return e[0].denom();}
 334 static ex f_eval1(const exprseq &e) {return e[0].eval();}
 335 static ex f_evalf1(const exprseq &e) {return e[0].evalf();}
 336 static ex f_evalm(const exprseq &e) {return e[0].evalm();}
 337 static ex f_eval_integ(const exprseq &e) {return e[0].eval_integ();}
 338 static ex f_expand(const exprseq &e) {return e[0].expand();}
 339 static ex f_factor(const exprseq &e) {return factor(e[0]);}
 340 static ex f_gcd(const exprseq &e) {return gcd(e[0], e[1]);}
 341 static ex f_has(const exprseq &e) {return e[0].has(e[1]) ? ex(1) : ex(0);}
 342 static ex f_lcm(const exprseq &e) {return lcm(e[0], e[1]);}
 343 static ex f_lcoeff(const exprseq &e) {return e[0].lcoeff(e[1]);}
 344 static ex f_ldegree(const exprseq &e) {return e[0].ldegree(e[1]);}
 345 static ex f_lsolve(const exprseq &e) {return lsolve(e[0], e[1]);}
 346 static ex f_nops(const exprseq &e) {return e[0].nops();}
 347 static ex f_normal1(const exprseq &e) {return e[0].normal();}
 348 static ex f_numer(const exprseq &e) {return e[0].numer();}
 349 static ex f_numer_denom(const exprseq &e) {return e[0].numer_denom();}
 350 static ex f_pow(const exprseq &e) {return pow(e[0], e[1]);}
 351 static ex f_sqrt(const exprseq &e) {return sqrt(e[0]);}
 352 static ex f_sqrfree1(const exprseq &e) {return sqrfree(e[0]);}
 353 static ex f_subs2(const exprseq &e) {return e[0].subs(e[1]);}
 354 static ex f_tcoeff(const exprseq &e) {return e[0].tcoeff(e[1]);}
 355
 356 #define CHECK_ARG(num, type, fcn) if (!is_a<type>(e[num])) throw(std::invalid_argument("argument " #num " to " #fcn "() must be a " #type))
 357
 358 static ex f_charpoly(const exprseq &e)
 359 {
 360         CHECK_ARG(0, matrix, charpoly);
 361         return ex_to<matrix>(e[0]).charpoly(e[1]);
 362 }
 363
 364 static ex f_coeff(const exprseq &e)
 365 {
 366         CHECK_ARG(2, numeric, coeff);
 367         return e[0].coeff(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 368 }
 369
 370 static ex f_content(const exprseq &e)
 371 {
 372         return e[0].content(e[1]);
 373 }
 374
 375 static ex f_decomp_rational(const exprseq &e)
 376 {
 377         return decomp_rational(e[0], e[1]);
 378 }
 379
 380 static ex f_determinant(const exprseq &e)
 381 {
 382         CHECK_ARG(0, matrix, determinant);
 383         return ex_to<matrix>(e[0]).determinant();
 384 }
 385
 386 static ex f_diag(const exprseq &e)
 387 {
 388         size_t dim = e.nops();
 389         matrix &m = *new matrix(dim, dim);
 390         for (size_t i=0; i<dim; i++)
 391                 m.set(i, i, e.op(i));
 392         return m;
 393 }
 394
 395 static ex f_diff2(const exprseq &e)
 396 {
 397         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
 398         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]));
 399 }
 400
 401 static ex f_diff3(const exprseq &e)
 402 {
 403         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
 404         CHECK_ARG(2, numeric, diff);
 405         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 406 }
 407
 408 static ex f_divide(const exprseq &e)
 409 {
 410         ex q;
 411         if (divide(e[0], e[1], q))
 412                 return q;
 413         else
 414                 return fail();
 415 }
 416
 417 static ex f_eval2(const exprseq &e)
 418 {
 419         CHECK_ARG(1, numeric, eval);
 420         return e[0].eval(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
 421 }
 422
 423 static ex f_evalf2(const exprseq &e)
 424 {
 425         CHECK_ARG(1, numeric, evalf);
 426         return e[0].evalf(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
 427 }
 428
 429 static ex f_find(const exprseq &e)
 430 {
 431         exset found;
 432         e[0].find(e[1], found);
 433         lst l;
 434         for (exset::const_iterator i = found.begin(); i != found.end(); ++i)
 435                 l.append(*i);
 436         return l;
 437 }
 438
 439 static ex f_fsolve(const exprseq &e)
 440 {
 441         CHECK_ARG(1, symbol, fsolve);
 442         CHECK_ARG(2, numeric, fsolve);
 443         CHECK_ARG(3, numeric, fsolve);
 444         return fsolve(e[0], ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]), ex_to<numeric>(e[3]));
 445 }
 446
 447 static ex f_integer_content(const exprseq &e)
 448 {
 449         return e[0].expand().integer_content();
 450 }
 451
 452 static ex f_integral(const exprseq &e)
 453 {
 454         CHECK_ARG(0, symbol, integral);
 455         return integral(e[0], e[1], e[2], e[3]);
 456 }
 457
 458 static ex f_inverse(const exprseq &e)
 459 {
 460         CHECK_ARG(0, matrix, inverse);
 461         return ex_to<matrix>(e[0]).inverse();
 462 }
 463
 464 static ex f_is(const exprseq &e)
 465 {
 466         CHECK_ARG(0, relational, is);
 467         return (bool)ex_to<relational>(e[0]) ? ex(1) : ex(0);
 468 }
 469
 470 class apply_map_function : public map_function {
 471         ex apply;
 472 public:
 473         apply_map_function(const ex & a) : apply(a) {}
 474         virtual ~apply_map_function() {}
 475         ex operator()(const ex & e) { return apply.subs(wild() == e, true); }
 476 };
 477
 478 static ex f_map(const exprseq &e)
 479 {
 480         apply_map_function fcn(e[1]);
 481         return e[0].map(fcn);
 482 }
 483
 484 static ex f_match(const exprseq &e)
 485 {
 486         exmap repls;
 487         if (e[0].match(e[1], repls)) {
 488                 lst repl_lst;
 489                 for (exmap::const_iterator i = repls.begin(); i != repls.end(); ++i)
 490                         repl_lst.append(relational(i->first, i->second, relational::equal));
 491                 return repl_lst;
 492         }
 493         throw std::runtime_error("FAIL");
 494 }
 495
 496 static ex f_normal2(const exprseq &e)
 497 {
 498         CHECK_ARG(1, numeric, normal);
 499         return e[0].normal(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
 500 }
 501
 502 static ex f_op(const exprseq &e)
 503 {
 504         CHECK_ARG(1, numeric, op);
 505         int n = ex_to<numeric>(e[1]).to_int();
 506         if (n < 0 || n >= (int)e[0].nops())
 507                 throw(std::out_of_range("second argument to op() is out of range"));
 508         return e[0].op(n);
 509 }
 510
 511 static ex f_prem(const exprseq &e)
 512 {
 513         return prem(e[0], e[1], e[2]);
 514 }
 515
 516 static ex f_primpart(const exprseq &e)
 517 {
 518         return e[0].primpart(e[1]);
 519 }
 520
 521 static ex f_quo(const exprseq &e)
 522 {
 523         return quo(e[0], e[1], e[2]);
 524 }
 525
 526 static ex f_rank(const exprseq &e)
 527 {
 528         CHECK_ARG(0, matrix, rank);
 529         return ex_to<matrix>(e[0]).rank();
 530 }
 531
 532 static ex f_rem(const exprseq &e)
 533 {
 534         return rem(e[0], e[1], e[2]);
 535 }
 536
 537 static ex f_resultant(const exprseq &e)
 538 {
 539         CHECK_ARG(2, symbol, resultant);
 540         return resultant(e[0], e[1], ex_to<symbol>(e[2]));
 541 }
 542
 543 static ex f_series(const exprseq &e)
 544 {
 545         CHECK_ARG(2, numeric, series);
 546         return e[0].series(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 547 }
 548
 549 static ex f_sprem(const exprseq &e)
 550 {
 551         return sprem(e[0], e[1], e[2]);
 552 }
 553
 554 static ex f_sqrfree2(const exprseq &e)
 555 {
 556         CHECK_ARG(1, lst, sqrfree);
 557         return sqrfree(e[0], ex_to<lst>(e[1]));
 558 }
 559
 560 static ex f_subs3(const exprseq &e)
 561 {
 562         CHECK_ARG(1, lst, subs);
 563         CHECK_ARG(2, lst, subs);
 564         return e[0].subs(ex_to<lst>(e[1]), ex_to<lst>(e[2]));
 565 }
 566
 567 static ex f_trace(const exprseq &e)
 568 {
 569         CHECK_ARG(0, matrix, trace);
 570         return ex_to<matrix>(e[0]).trace();
 571 }
 572
 573 static ex f_transpose(const exprseq &e)
 574 {
 575         CHECK_ARG(0, matrix, transpose);
 576         return ex_to<matrix>(e[0]).transpose();
 577 }
 578
 579 static ex f_unassign(const exprseq &e)
 580 {
 581         CHECK_ARG(0, symbol, unassign);
 582         exmap::iterator i = assigned_symbol_table.find(e[0]);
 583         if (i != assigned_symbol_table.end())
 584                 assigned_symbol_table.erase(i);
 585         return e[0];
 586 }
 587
 588 static ex f_unit(const exprseq &e)
 589 {
 590         return e[0].unit(e[1]);
 591 }
 592
 593 static ex f_dummy(const exprseq &e)
 594 {
 595         throw(std::logic_error("dummy function called (shouldn't happen)"));
 596 }
 597
 598 // Tables for initializing the "fcns" map and the function help topics
 599 struct fcn_init {
 600         const char *name;
 601         fcnp p;
 602         int num_params;
 603 };
 604
 605 static const fcn_init builtin_fcns[] = {
 606         {"charpoly", f_charpoly, 2},
 607         {"coeff", f_coeff, 3},
 608         {"collect", f_collect, 2},
 609         {"collect_common_factors", f_collect_common_factors, 1},
 610         {"collect_distributed", f_collect_distributed, 2},
 611         {"content", f_content, 2},
 612         {"convert_H_to_Li", f_convert_H_to_Li, 2},
 613         {"decomp_rational", f_decomp_rational, 2},
 614         {"degree", f_degree, 2},
 615         {"denom", f_denom, 1},
 616         {"determinant", f_determinant, 1},
 617         {"diag", f_diag, 0},
 618         {"diff", f_diff2, 2},
 619         {"diff", f_diff3, 3},
 620         {"divide", f_divide, 2},
 621         {"eval", f_eval1, 1},
 622         {"eval", f_eval2, 2},
 623         {"evalf", f_evalf1, 1},
 624         {"evalf", f_evalf2, 2},
 625         {"evalm", f_evalm, 1},
 626         {"eval_integ", f_eval_integ, 1},
 627         {"expand", f_expand, 1},
 628         {"factor", f_factor, 1},
 629         {"find", f_find, 2},
 630         {"fsolve", f_fsolve, 4},
 631         {"gcd", f_gcd, 2},
 632         {"has", f_has, 2},
 633         {"integer_content", f_integer_content, 1},
 634         {"integral", f_integral, 4},
 635         {"inverse", f_inverse, 1},
 636         {"iprint", f_dummy, 0},      // for Tab-completion
 637         {"is", f_is, 1},
 638         {"lcm", f_lcm, 2},
 639         {"lcoeff", f_lcoeff, 2},
 640         {"ldegree", f_ldegree, 2},
 641         {"lsolve", f_lsolve, 2},
 642         {"map", f_map, 2},
 643         {"match", f_match, 2},
 644         {"nops", f_nops, 1},
 645         {"normal", f_normal1, 1},
 646         {"normal", f_normal2, 2},
 647         {"numer", f_numer, 1},
 648         {"numer_denom", f_numer_denom, 1},
 649         {"op", f_op, 2},
 650         {"pow", f_pow, 2},
 651         {"prem", f_prem, 3},
 652         {"primpart", f_primpart, 2},
 653         {"print", f_dummy, 0},       // for Tab-completion
 654         {"print_csrc", f_dummy, 0},  // for Tab-completion
 655         {"print_latex", f_dummy, 0}, // for Tab-completion
 656         {"quo", f_quo, 3},
 657         {"rank", f_rank, 1},
 658         {"rem", f_rem, 3},
 659         {"resultant", f_resultant, 3},
 660         {"series", f_series, 3},
 661         {"sprem", f_sprem, 3},
 662         {"sqrfree", f_sqrfree1, 1},
 663         {"sqrfree", f_sqrfree2, 2},
 664         {"sqrt", f_sqrt, 1},
 665         {"subs", f_subs2, 2},
 666         {"subs", f_subs3, 3},
 667         {"tcoeff", f_tcoeff, 2},
 668         {"time", f_dummy, 0},        // for Tab-completion
 669         {"trace", f_trace, 1},
 670         {"transpose", f_transpose, 1},
 671         {"unassign", f_unassign, 1},
 672         {"unit", f_unit, 2},
 673         {NULL, f_dummy, 0}           // End marker
 674 };
 675
 676 struct fcn_help_init {
 677         const char *name;
 678         const char *help;
 679 };
 680
 681 static const fcn_help_init builtin_help[] = {
 682         {"acos", "inverse cosine function"},
 683         {"acosh", "inverse hyperbolic cosine function"},
 684         {"asin", "inverse sine function"},
 685         {"asinh", "inverse hyperbolic sine function"},
 686         {"atan", "inverse tangent function"},
 687         {"atan2", "inverse tangent function with two arguments"},
 688         {"atanh", "inverse hyperbolic tangent function"},
 689         {"beta", "Beta function"},
 690         {"binomial", "binomial function"},
 691         {"cos", "cosine function"},
 692         {"cosh", "hyperbolic cosine function"},
 693         {"exp", "exponential function"},
 694         {"factorial", "factorial function"},
 695         {"lgamma", "natural logarithm of Gamma function"},
 696         {"tgamma", "Gamma function"},
 697         {"log", "natural logarithm"},
 698         {"psi", "psi function\npsi(x) is the digamma function, psi(n,x) the nth polygamma function"},
 699         {"sin", "sine function"},
 700         {"sinh", "hyperbolic sine function"},
 701         {"tan", "tangent function"},
 702         {"tanh", "hyperbolic tangent function"},
 703         {"zeta", "zeta function\nzeta(x) is Riemann's zeta function, zetaderiv(n,x) its nth derivative.\nIf x is a GiNaC::lst, it is a multiple zeta value\nzeta(x,s) is an alternating Euler sum"},
 704         {"Li2", "dilogarithm"},
 705         {"Li3", "trilogarithm"},
 706         {"Li", "(multiple) polylogarithm"},
 707         {"S", "Nielsen's generalized polylogarithm"},
 708         {"H", "harmonic polylogarithm"},
 709         {"Order", "order term function (for truncated power series)"},
 710         {"Derivative", "inert differential operator"},
 711         {NULL, NULL}    // End marker
 712 };
 713
 714 #include "ginsh_extensions.h"
 715
 716
 717 /*
 718  *  Add functions to ginsh
 719  */
 720
 721 // Functions from fcn_init array
 722 static void insert_fcns(const fcn_init *p)
 723 {
 724         while (p->name) {
 725                 fcns.insert(make_pair(string(p->name), fcn_desc(p->p, p->num_params)));
 726                 p++;
 727         }
 728 }
 729
 730 static ex f_ginac_function(const exprseq &es, int serial)
 731 {
 732         return GiNaC::function(serial, es).eval(1);
 733 }
 734
 735 // All registered GiNaC functions
 736 namespace GiNaC {
 737 static void ginsh_get_ginac_functions(void)
 738 {
 739         vector<function_options> gfv = function::get_registered_functions();
 740         vector<function_options>::const_iterator i = gfv.begin(), end = gfv.end();
 741         unsigned serial = 0;
 742         while (i != end) {
 743                 fcns.insert(make_pair(i->get_name(), fcn_desc(f_ginac_function, i->get_nparams(), serial)));
 744                 ++i;
 745                 serial++;
 746         }
 747 }
 748 }
 749
 750
 751 /*
 752  *  Find a function given a name and number of parameters. Throw exceptions on error.
 753  */
 754
 755 static fcn_tab::const_iterator find_function(const ex &sym, int req_params)
 756 {
 757         const string &name = ex_to<symbol>(sym).get_name();
 758         typedef fcn_tab::const_iterator I;
 759         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
 760         if (b.first == b.second)
 761                 throw(std::logic_error("unknown function '" + name + "'"));
 762         else {
 763                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
 764                         if ((i->second.num_params == 0) || (i->second.num_params == req_params))
 765                                 return i;
 766         }
 767         throw(std::logic_error("invalid number of arguments to " + name + "()"));
 768 }
 769
 770
 771 /*
 772  *  Insert help strings
 773  */
 774
 775 // Normal help string
 776 static void insert_help(const char *topic, const char *str)
 777 {
 778         help.insert(make_pair(string(topic), string(str)));
 779 }
 780
 781 // Help string for functions, automatically generates synopsis
 782 static void insert_fcn_help(const char *name, const char *str)
 783 {
 784         typedef fcn_tab::const_iterator I;
 785         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
 786         if (b.first != b.second) {
 787                 string help_str = string(name) + "(";
 788                 for (int i=0; i<b.first->second.num_params; i++) {
 789                         if (i)
 790                                 help_str += ", ";
 791                         help_str += "expression";
 792                 }
 793                 help_str += ") - ";
 794                 help_str += str;
 795                 help.insert(make_pair(string(name), help_str));
 796         }
 797 }
 798
 799 // Help strings for functions from fcn_help_init array
 800 static void insert_help(const fcn_help_init *p)
 801 {
 802         while (p->name) {
 803                 insert_fcn_help(p->name, p->help);
 804                 p++;
 805         }
 806 }
 807
 808
 809 /*
 810  *  Print help to cout
 811  */
 812
 813 // Help for a given topic
 814 static void print_help(const string &topic)
 815 {
 816         typedef help_tab::const_iterator I;
 817         pair<I, I> b = help.equal_range(topic);
 818         if (b.first == b.second)
 819                 cout << "no help for '" << topic << "'\n";
 820         else {
 821                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
 822                         cout << i->second << endl;
 823         }
 824 }
 825
 826 // List of help topics
 827 static void print_help_topics(void)
 828 {
 829         cout << "Available help topics:\n";
 830         help_tab::const_iterator i;
 831         string last_name = string("*");
 832         int num = 0;
 833         for (i=help.begin(); i!=help.end(); i++) {
 834                 // Don't print duplicates
 835                 if (i->first != last_name) {
 836                         if (num)
 837                                 cout << ", ";
 838                         num++;
 839                         cout << i->first;
 840                         last_name = i->first;
 841                 }
 842         }
 843         cout << "\nTo get help for a certain topic, type ?topic\n";
 844 }
 845
 846
 847 /*
 848  *  Function name completion functions for readline
 849  */
 850
 851 static char *fcn_generator(const char *text, int state)
 852 {
 853         static int len;                         // Length of word to complete
 854         static fcn_tab::const_iterator index;   // Iterator to function being currently considered
 855
 856         // If this is a new word to complete, initialize now
 857         if (state == 0) {
 858                 index = fcns.begin();
 859                 len = strlen(text);
 860         }
 861
 862         // Return the next function which partially matches
 863         while (index != fcns.end()) {
 864                 const char *fcn_name = index->first.c_str();
 865                 ++index;
 866                 if (strncmp(fcn_name, text, len) == 0)
 867                         return strdup(fcn_name);
 868         }
 869         return NULL;
 870 }
 871
 872 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
 873 static char **fcn_completion(const char *text, int start, int end)
 874 {
 875         if (rl_line_buffer[0] == '!') {
 876                 // For shell commands, revert back to filename completion
 877                 rl_completion_append_character = orig_completion_append_character;
 878                 rl_basic_word_break_characters = orig_basic_word_break_characters;
 879                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
 880                 return rl_completion_matches(text, rl_filename_completion_function);
 881         } else {
 882                 // Otherwise, complete function names
 883                 rl_completion_append_character = '(';
 884                 rl_basic_word_break_characters = " \t\n\"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\\]^`{|}~";
 885                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
 886                 return rl_completion_matches(text, fcn_generator);
 887         }
 888 }
 889 #endif // HAVE_LIBREADLINE
 890
 891 static void ginsh_readline_init(char* name)
 892 {
 893 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
 894         // Init readline completer
 895         rl_readline_name = name;
 896         rl_attempted_completion_function = fcn_completion;
 897         orig_completion_append_character = rl_completion_append_character;
 898         orig_basic_word_break_characters = rl_basic_word_break_characters;
 899 #endif // HAVE_LIBREADLINE
 900 }
 901
 902 void greeting(void)
 903 {
 904     cout << "ginsh - GiNaC Interactive Shell (GiNaC V" << GINACLIB_VERSION << ")" << endl;
 905     cout << "  __,  _______  Copyright (C) 1999-2011 Johannes Gutenberg University Mainz,\n"
 906          << " (__) *       | Germany.  This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.\n"
 907          << "  ._) i N a C | You are welcome to redistribute it under certain conditions.\n"
 908          << "<-------------' For details type `warranty;'.\n" << endl;
 909     cout << "Type ?? for a list of help topics." << endl;
 910 }
 911
 912 /*
 913  *  Main program
 914  */
 915
 916 int main(int argc, char **argv)
 917 {
 918         // Print banner in interactive mode
 919         if (isatty(0))
 920                 greeting();
 921         assigned_symbol_table = exmap();
 922
 923         // Init function table
 924         insert_fcns(builtin_fcns);
 925         insert_fcns(extended_fcns);
 926         ginsh_get_ginac_functions();
 927
 928         // Init help for operators (automatically generated from man page)
 929         insert_help("operators", "Operators in falling order of precedence:");
 930 #include "ginsh_op_help.h"
 931
 932         // Init help for built-in functions (automatically generated from man page)
 933 #include "ginsh_fcn_help.h"
 934
 935         // Help for GiNaC functions is added manually
 936         insert_help(builtin_help);
 937         insert_help(extended_help);
 938
 939         // Help for other keywords
 940         insert_help("print", "print(expression) - dumps the internal structure of the given expression (for debugging)");
 941         insert_help("iprint", "iprint(expression) - prints the given integer expression in decimal, octal, and hexadecimal bases");
 942         insert_help("print_latex", "print_latex(expression) - prints a LaTeX representation of the given expression");
 943         insert_help("print_csrc", "print_csrc(expression) - prints a C source code representation of the given expression");
 944
 945         ginsh_readline_init(argv[0]);
 946
 947         // Init input file list, open first file
 948         num_files = argc - 1;
 949         file_list = argv + 1;
 950         if (num_files) {
 951                 yyin = fopen(*file_list, "r");
 952                 if (yyin == NULL) {
 953                         cerr << "Can't open " << *file_list << endl;
 954                         exit(1);
 955                 }
 956                 num_files--;
 957                 file_list++;
 958         }
 959
 960         // Parse input, catch all remaining exceptions
 961         int result;
 962 again:  try {
 963                 result = yyparse();
 964         } catch (exception &e) {
 965                 cerr << e.what() << endl;
 966                 goto again;
 967         }
 968         return result;
 969 }