ginsh/ginsh_parser.ypp

   1 /** @file ginsh_parser.ypp
   2  *
   3  *  Input grammar definition for ginsh.
   4  *  This file must be processed with yacc/bison. */
   5
   6 /*
   7  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2015 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,\n";
 222                 cout << "51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, 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                         $$ = i->second;
 246         }
 247         | '\'' T_SYMBOL '\''    {$$ = $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_evalf1(const exprseq &e) {return e[0].evalf();}
 335 static ex f_evalm(const exprseq &e) {return e[0].evalm();}
 336 static ex f_eval_integ(const exprseq &e) {return e[0].eval_integ();}
 337 static ex f_expand(const exprseq &e) {return e[0].expand();}
 338 static ex f_factor(const exprseq &e) {return factor(e[0]);}
 339 static ex f_gcd(const exprseq &e) {return gcd(e[0], e[1]);}
 340 static ex f_has(const exprseq &e) {return e[0].has(e[1]) ? ex(1) : ex(0);}
 341 static ex f_lcm(const exprseq &e) {return lcm(e[0], e[1]);}
 342 static ex f_lcoeff(const exprseq &e) {return e[0].lcoeff(e[1]);}
 343 static ex f_ldegree(const exprseq &e) {return e[0].ldegree(e[1]);}
 344 static ex f_lsolve(const exprseq &e) {return lsolve(e[0], e[1]);}
 345 static ex f_nops(const exprseq &e) {return e[0].nops();}
 346 static ex f_normal1(const exprseq &e) {return e[0].normal();}
 347 static ex f_numer(const exprseq &e) {return e[0].numer();}
 348 static ex f_numer_denom(const exprseq &e) {return e[0].numer_denom();}
 349 static ex f_pow(const exprseq &e) {return pow(e[0], e[1]);}
 350 static ex f_sqrt(const exprseq &e) {return sqrt(e[0]);}
 351 static ex f_sqrfree1(const exprseq &e) {return sqrfree(e[0]);}
 352 static ex f_subs2(const exprseq &e) {return e[0].subs(e[1]);}
 353 static ex f_tcoeff(const exprseq &e) {return e[0].tcoeff(e[1]);}
 354
 355 #define CHECK_ARG(num, type, fcn) if (!is_a<type>(e[num])) throw(std::invalid_argument("argument " #num " to " #fcn "() must be a " #type))
 356
 357 static ex f_charpoly(const exprseq &e)
 358 {
 359         CHECK_ARG(0, matrix, charpoly);
 360         return ex_to<matrix>(e[0]).charpoly(e[1]);
 361 }
 362
 363 static ex f_coeff(const exprseq &e)
 364 {
 365         CHECK_ARG(2, numeric, coeff);
 366         return e[0].coeff(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 367 }
 368
 369 static ex f_content(const exprseq &e)
 370 {
 371         return e[0].content(e[1]);
 372 }
 373
 374 static ex f_decomp_rational(const exprseq &e)
 375 {
 376         return decomp_rational(e[0], e[1]);
 377 }
 378
 379 static ex f_determinant(const exprseq &e)
 380 {
 381         CHECK_ARG(0, matrix, determinant);
 382         return ex_to<matrix>(e[0]).determinant();
 383 }
 384
 385 static ex f_diag(const exprseq &e)
 386 {
 387         size_t dim = e.nops();
 388         matrix &m = *new matrix(dim, dim);
 389         for (size_t i=0; i<dim; i++)
 390                 m.set(i, i, e.op(i));
 391         return m;
 392 }
 393
 394 static ex f_diff2(const exprseq &e)
 395 {
 396         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
 397         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]));
 398 }
 399
 400 static ex f_diff3(const exprseq &e)
 401 {
 402         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
 403         CHECK_ARG(2, numeric, diff);
 404         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 405 }
 406
 407 static ex f_divide(const exprseq &e)
 408 {
 409         ex q;
 410         if (divide(e[0], e[1], q))
 411                 return q;
 412         else
 413                 return fail();
 414 }
 415
 416 static ex f_evalf2(const exprseq &e)
 417 {
 418         CHECK_ARG(1, numeric, evalf);
 419         return e[0].evalf(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
 420 }
 421
 422 static ex f_find(const exprseq &e)
 423 {
 424         exset found;
 425         e[0].find(e[1], found);
 426         lst l;
 427         for (auto & i : found)
 428                 l.append(i);
 429         return l;
 430 }
 431
 432 static ex f_fsolve(const exprseq &e)
 433 {
 434         CHECK_ARG(1, symbol, fsolve);
 435         CHECK_ARG(2, numeric, fsolve);
 436         CHECK_ARG(3, numeric, fsolve);
 437         return fsolve(e[0], ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]), ex_to<numeric>(e[3]));
 438 }
 439
 440 static ex f_integer_content(const exprseq &e)
 441 {
 442         return e[0].expand().integer_content();
 443 }
 444
 445 static ex f_integral(const exprseq &e)
 446 {
 447         CHECK_ARG(0, symbol, integral);
 448         return integral(e[0], e[1], e[2], e[3]);
 449 }
 450
 451 static ex f_inverse(const exprseq &e)
 452 {
 453         CHECK_ARG(0, matrix, inverse);
 454         return ex_to<matrix>(e[0]).inverse();
 455 }
 456
 457 static ex f_is(const exprseq &e)
 458 {
 459         CHECK_ARG(0, relational, is);
 460         return (bool)ex_to<relational>(e[0]) ? ex(1) : ex(0);
 461 }
 462
 463 class apply_map_function : public map_function {
 464         ex apply;
 465 public:
 466         apply_map_function(const ex & a) : apply(a) {}
 467         virtual ~apply_map_function() {}
 468         ex operator()(const ex & e) override { return apply.subs(wild() == e, true); }
 469 };
 470
 471 static ex f_map(const exprseq &e)
 472 {
 473         apply_map_function fcn(e[1]);
 474         return e[0].map(fcn);
 475 }
 476
 477 static ex f_match(const exprseq &e)
 478 {
 479         exmap repls;
 480         if (e[0].match(e[1], repls)) {
 481                 lst repl_lst;
 482                 for (auto & i : repls)
 483                         repl_lst.append(relational(i.first, i.second, relational::equal));
 484                 return repl_lst;
 485         }
 486         throw std::runtime_error("FAIL");
 487 }
 488
 489 static ex f_normal2(const exprseq &e)
 490 {
 491         CHECK_ARG(1, numeric, normal);
 492         return e[0].normal(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
 493 }
 494
 495 static ex f_op(const exprseq &e)
 496 {
 497         CHECK_ARG(1, numeric, op);
 498         int n = ex_to<numeric>(e[1]).to_int();
 499         if (n < 0 || n >= (int)e[0].nops())
 500                 throw(std::out_of_range("second argument to op() is out of range"));
 501         return e[0].op(n);
 502 }
 503
 504 static ex f_prem(const exprseq &e)
 505 {
 506         return prem(e[0], e[1], e[2]);
 507 }
 508
 509 static ex f_primpart(const exprseq &e)
 510 {
 511         return e[0].primpart(e[1]);
 512 }
 513
 514 static ex f_quo(const exprseq &e)
 515 {
 516         return quo(e[0], e[1], e[2]);
 517 }
 518
 519 static ex f_rank(const exprseq &e)
 520 {
 521         CHECK_ARG(0, matrix, rank);
 522         return ex_to<matrix>(e[0]).rank();
 523 }
 524
 525 static ex f_rem(const exprseq &e)
 526 {
 527         return rem(e[0], e[1], e[2]);
 528 }
 529
 530 static ex f_resultant(const exprseq &e)
 531 {
 532         CHECK_ARG(2, symbol, resultant);
 533         return resultant(e[0], e[1], ex_to<symbol>(e[2]));
 534 }
 535
 536 static ex f_series(const exprseq &e)
 537 {
 538         CHECK_ARG(2, numeric, series);
 539         return e[0].series(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
 540 }
 541
 542 static ex f_sprem(const exprseq &e)
 543 {
 544         return sprem(e[0], e[1], e[2]);
 545 }
 546
 547 static ex f_sqrfree2(const exprseq &e)
 548 {
 549         CHECK_ARG(1, lst, sqrfree);
 550         return sqrfree(e[0], ex_to<lst>(e[1]));
 551 }
 552
 553 static ex f_subs3(const exprseq &e)
 554 {
 555         CHECK_ARG(1, lst, subs);
 556         CHECK_ARG(2, lst, subs);
 557         return e[0].subs(ex_to<lst>(e[1]), ex_to<lst>(e[2]));
 558 }
 559
 560 static ex f_trace(const exprseq &e)
 561 {
 562         CHECK_ARG(0, matrix, trace);
 563         return ex_to<matrix>(e[0]).trace();
 564 }
 565
 566 static ex f_transpose(const exprseq &e)
 567 {
 568         CHECK_ARG(0, matrix, transpose);
 569         return ex_to<matrix>(e[0]).transpose();
 570 }
 571
 572 static ex f_unassign(const exprseq &e)
 573 {
 574         CHECK_ARG(0, symbol, unassign);
 575         exmap::iterator i = assigned_symbol_table.find(e[0]);
 576         if (i != assigned_symbol_table.end())
 577                 assigned_symbol_table.erase(i);
 578         return e[0];
 579 }
 580
 581 static ex f_unit(const exprseq &e)
 582 {
 583         return e[0].unit(e[1]);
 584 }
 585
 586 static ex f_dummy(const exprseq &e)
 587 {
 588         throw(std::logic_error("dummy function called (shouldn't happen)"));
 589 }
 590
 591 // Tables for initializing the "fcns" map and the function help topics
 592 struct fcn_init {
 593         const char *name;
 594         fcnp p;
 595         int num_params;
 596 };
 597
 598 static const fcn_init builtin_fcns[] = {
 599         {"charpoly", f_charpoly, 2},
 600         {"coeff", f_coeff, 3},
 601         {"collect", f_collect, 2},
 602         {"collect_common_factors", f_collect_common_factors, 1},
 603         {"collect_distributed", f_collect_distributed, 2},
 604         {"content", f_content, 2},
 605         {"convert_H_to_Li", f_convert_H_to_Li, 2},
 606         {"decomp_rational", f_decomp_rational, 2},
 607         {"degree", f_degree, 2},
 608         {"denom", f_denom, 1},
 609         {"determinant", f_determinant, 1},
 610         {"diag", f_diag, 0},
 611         {"diff", f_diff2, 2},
 612         {"diff", f_diff3, 3},
 613         {"divide", f_divide, 2},
 614         {"evalf", f_evalf1, 1},
 615         {"evalf", f_evalf2, 2},
 616         {"evalm", f_evalm, 1},
 617         {"eval_integ", f_eval_integ, 1},
 618         {"expand", f_expand, 1},
 619         {"factor", f_factor, 1},
 620         {"find", f_find, 2},
 621         {"fsolve", f_fsolve, 4},
 622         {"gcd", f_gcd, 2},
 623         {"has", f_has, 2},
 624         {"integer_content", f_integer_content, 1},
 625         {"integral", f_integral, 4},
 626         {"inverse", f_inverse, 1},
 627         {"iprint", f_dummy, 0},      // for Tab-completion
 628         {"is", f_is, 1},
 629         {"lcm", f_lcm, 2},
 630         {"lcoeff", f_lcoeff, 2},
 631         {"ldegree", f_ldegree, 2},
 632         {"lsolve", f_lsolve, 2},
 633         {"map", f_map, 2},
 634         {"match", f_match, 2},
 635         {"nops", f_nops, 1},
 636         {"normal", f_normal1, 1},
 637         {"normal", f_normal2, 2},
 638         {"numer", f_numer, 1},
 639         {"numer_denom", f_numer_denom, 1},
 640         {"op", f_op, 2},
 641         {"pow", f_pow, 2},
 642         {"prem", f_prem, 3},
 643         {"primpart", f_primpart, 2},
 644         {"print", f_dummy, 0},       // for Tab-completion
 645         {"print_csrc", f_dummy, 0},  // for Tab-completion
 646         {"print_latex", f_dummy, 0}, // for Tab-completion
 647         {"quo", f_quo, 3},
 648         {"rank", f_rank, 1},
 649         {"rem", f_rem, 3},
 650         {"resultant", f_resultant, 3},
 651         {"series", f_series, 3},
 652         {"sprem", f_sprem, 3},
 653         {"sqrfree", f_sqrfree1, 1},
 654         {"sqrfree", f_sqrfree2, 2},
 655         {"sqrt", f_sqrt, 1},
 656         {"subs", f_subs2, 2},
 657         {"subs", f_subs3, 3},
 658         {"tcoeff", f_tcoeff, 2},
 659         {"time", f_dummy, 0},        // for Tab-completion
 660         {"trace", f_trace, 1},
 661         {"transpose", f_transpose, 1},
 662         {"unassign", f_unassign, 1},
 663         {"unit", f_unit, 2},
 664         {NULL, f_dummy, 0}           // End marker
 665 };
 666
 667 struct fcn_help_init {
 668         const char *name;
 669         const char *help;
 670 };
 671
 672 static const fcn_help_init builtin_help[] = {
 673         {"acos", "inverse cosine function"},
 674         {"acosh", "inverse hyperbolic cosine function"},
 675         {"asin", "inverse sine function"},
 676         {"asinh", "inverse hyperbolic sine function"},
 677         {"atan", "inverse tangent function"},
 678         {"atan2", "inverse tangent function with two arguments"},
 679         {"atanh", "inverse hyperbolic tangent function"},
 680         {"beta", "Beta function"},
 681         {"binomial", "binomial function"},
 682         {"cos", "cosine function"},
 683         {"cosh", "hyperbolic cosine function"},
 684         {"exp", "exponential function"},
 685         {"factorial", "factorial function"},
 686         {"lgamma", "natural logarithm of Gamma function"},
 687         {"tgamma", "Gamma function"},
 688         {"log", "natural logarithm"},
 689         {"psi", "psi function\npsi(x) is the digamma function, psi(n,x) the nth polygamma function"},
 690         {"sin", "sine function"},
 691         {"sinh", "hyperbolic sine function"},
 692         {"tan", "tangent function"},
 693         {"tanh", "hyperbolic tangent function"},
 694         {"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"},
 695         {"Li2", "dilogarithm"},
 696         {"Li3", "trilogarithm"},
 697         {"Li", "(multiple) polylogarithm"},
 698         {"S", "Nielsen's generalized polylogarithm"},
 699         {"H", "harmonic polylogarithm"},
 700         {"Order", "order term function (for truncated power series)"},
 701         {"Derivative", "inert differential operator"},
 702         {NULL, NULL}    // End marker
 703 };
 704
 705 #include "ginsh_extensions.h"
 706
 707
 708 /*
 709  *  Add functions to ginsh
 710  */
 711
 712 // Functions from fcn_init array
 713 static void insert_fcns(const fcn_init *p)
 714 {
 715         while (p->name) {
 716                 fcns.insert(make_pair(string(p->name), fcn_desc(p->p, p->num_params)));
 717                 p++;
 718         }
 719 }
 720
 721 static ex f_ginac_function(const exprseq &es, int serial)
 722 {
 723         return GiNaC::function(serial, es);
 724 }
 725
 726 // All registered GiNaC functions
 727 namespace GiNaC {
 728 static void ginsh_get_ginac_functions(void)
 729 {
 730         unsigned serial = 0;
 731         for (auto & i : function::get_registered_functions()) {
 732                 fcns.insert(make_pair(i.get_name(), fcn_desc(f_ginac_function, i.get_nparams(), serial)));
 733                 serial++;
 734         }
 735 }
 736 }
 737
 738
 739 /*
 740  *  Find a function given a name and number of parameters. Throw exceptions on error.
 741  */
 742
 743 static fcn_tab::const_iterator find_function(const ex &sym, int req_params)
 744 {
 745         const string &name = ex_to<symbol>(sym).get_name();
 746         typedef fcn_tab::const_iterator I;
 747         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
 748         if (b.first == b.second)
 749                 throw(std::logic_error("unknown function '" + name + "'"));
 750         else {
 751                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
 752                         if ((i->second.num_params == 0) || (i->second.num_params == req_params))
 753                                 return i;
 754         }
 755         throw(std::logic_error("invalid number of arguments to " + name + "()"));
 756 }
 757
 758
 759 /*
 760  *  Insert help strings
 761  */
 762
 763 // Normal help string
 764 static void insert_help(const char *topic, const char *str)
 765 {
 766         help.insert(make_pair(string(topic), string(str)));
 767 }
 768
 769 // Help string for functions, automatically generates synopsis
 770 static void insert_fcn_help(const char *name, const char *str)
 771 {
 772         typedef fcn_tab::const_iterator I;
 773         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
 774         if (b.first != b.second) {
 775                 string help_str = string(name) + "(";
 776                 for (int i=0; i<b.first->second.num_params; i++) {
 777                         if (i)
 778                                 help_str += ", ";
 779                         help_str += "expression";
 780                 }
 781                 help_str += ") - ";
 782                 help_str += str;
 783                 help.insert(make_pair(string(name), help_str));
 784         }
 785 }
 786
 787 // Help strings for functions from fcn_help_init array
 788 static void insert_help(const fcn_help_init *p)
 789 {
 790         while (p->name) {
 791                 insert_fcn_help(p->name, p->help);
 792                 p++;
 793         }
 794 }
 795
 796
 797 /*
 798  *  Print help to cout
 799  */
 800
 801 // Help for a given topic
 802 static void print_help(const string &topic)
 803 {
 804         typedef help_tab::const_iterator I;
 805         pair<I, I> b = help.equal_range(topic);
 806         if (b.first == b.second)
 807                 cout << "no help for '" << topic << "'\n";
 808         else {
 809                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
 810                         cout << i->second << endl;
 811         }
 812 }
 813
 814 // List of help topics
 815 static void print_help_topics(void)
 816 {
 817         cout << "Available help topics:\n";
 818         help_tab::const_iterator i;
 819         string last_name = string("*");
 820         int num = 0;
 821         for (i=help.begin(); i!=help.end(); i++) {
 822                 // Don't print duplicates
 823                 if (i->first != last_name) {
 824                         if (num)
 825                                 cout << ", ";
 826                         num++;
 827                         cout << i->first;
 828                         last_name = i->first;
 829                 }
 830         }
 831         cout << "\nTo get help for a certain topic, type ?topic\n";
 832 }
 833
 834
 835 /*
 836  *  Function name completion functions for readline
 837  */
 838
 839 static char *fcn_generator(const char *text, int state)
 840 {
 841         static int len;                         // Length of word to complete
 842         static fcn_tab::const_iterator index;   // Iterator to function being currently considered
 843
 844         // If this is a new word to complete, initialize now
 845         if (state == 0) {
 846                 index = fcns.begin();
 847                 len = strlen(text);
 848         }
 849
 850         // Return the next function which partially matches
 851         while (index != fcns.end()) {
 852                 const char *fcn_name = index->first.c_str();
 853                 ++index;
 854                 if (strncmp(fcn_name, text, len) == 0)
 855                         return strdup(fcn_name);
 856         }
 857         return NULL;
 858 }
 859
 860 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
 861 static char **fcn_completion(const char *text, int start, int end)
 862 {
 863         if (rl_line_buffer[0] == '!') {
 864                 // For shell commands, revert back to filename completion
 865                 rl_completion_append_character = orig_completion_append_character;
 866                 rl_basic_word_break_characters = orig_basic_word_break_characters;
 867                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
 868                 return rl_completion_matches(text, rl_filename_completion_function);
 869         } else {
 870                 // Otherwise, complete function names
 871                 rl_completion_append_character = '(';
 872                 rl_basic_word_break_characters = " \t\n\"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\\]^`{|}~";
 873                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
 874                 return rl_completion_matches(text, fcn_generator);
 875         }
 876 }
 877 #endif // HAVE_LIBREADLINE
 878
 879 static void ginsh_readline_init(char* name)
 880 {
 881 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
 882         // Init readline completer
 883         rl_readline_name = name;
 884         rl_attempted_completion_function = fcn_completion;
 885         orig_completion_append_character = rl_completion_append_character;
 886         orig_basic_word_break_characters = rl_basic_word_break_characters;
 887 #endif // HAVE_LIBREADLINE
 888 }
 889
 890 void greeting(void)
 891 {
 892     cout << "ginsh - GiNaC Interactive Shell (GiNaC V" << GINACLIB_VERSION << ")" << endl;
 893     cout << "  __,  _______  Copyright (C) 1999-2015 Johannes Gutenberg University Mainz,\n"
 894          << " (__) *       | Germany.  This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.\n"
 895          << "  ._) i N a C | You are welcome to redistribute it under certain conditions.\n"
 896          << "<-------------' For details type `warranty;'.\n" << endl;
 897     cout << "Type ?? for a list of help topics." << endl;
 898 }
 899
 900 /*
 901  *  Main program
 902  */
 903
 904 int main(int argc, char **argv)
 905 {
 906         // Print banner in interactive mode
 907         if (isatty(0))
 908                 greeting();
 909         assigned_symbol_table = exmap();
 910
 911         // Init function table
 912         insert_fcns(builtin_fcns);
 913         insert_fcns(extended_fcns);
 914         ginsh_get_ginac_functions();
 915
 916         // Init help for operators (automatically generated from man page)
 917         insert_help("operators", "Operators in falling order of precedence:");
 918 #include "ginsh_op_help.h"
 919
 920         // Init help for built-in functions (automatically generated from man page)
 921 #include "ginsh_fcn_help.h"
 922
 923         // Help for GiNaC functions is added manually
 924         insert_help(builtin_help);
 925         insert_help(extended_help);
 926
 927         // Help for other keywords
 928         insert_help("print", "print(expression) - dumps the internal structure of the given expression (for debugging)");
 929         insert_help("iprint", "iprint(expression) - prints the given integer expression in decimal, octal, and hexadecimal bases");
 930         insert_help("print_latex", "print_latex(expression) - prints a LaTeX representation of the given expression");
 931         insert_help("print_csrc", "print_csrc(expression) - prints a C source code representation of the given expression");
 932
 933         ginsh_readline_init(argv[0]);
 934
 935         // Init input file list, open first file
 936         num_files = argc - 1;
 937         file_list = argv + 1;
 938         if (num_files) {
 939                 yyin = fopen(*file_list, "r");
 940                 if (yyin == NULL) {
 941                         cerr << "Can't open " << *file_list << endl;
 942                         exit(1);
 943                 }
 944                 num_files--;
 945                 file_list++;
 946         }
 947
 948         // Parse input, catch all remaining exceptions
 949         int result;
 950 again:  try {
 951                 result = yyparse();
 952         } catch (exception &e) {
 953                 cerr << e.what() << endl;
 954                 goto again;
 955         }
 956         return result;
 957 }