build: faster check for standard C++ headers.
[ginac.git] / ginsh / ginsh_parser.yy
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) 1999-2008 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 #include "config.h"
31 #ifdef HAVE_RUSAGE
32 #include <sys/resource.h>
33 #else
34 #include <ctime>
35 #endif
36
37 #if HAVE_UNISTD_H
38 #include <sys/types.h>
39 #include <unistd.h>
40 #endif
41
42 #include <stdexcept>
43
44 #include "ginsh.h"
45
46 #define YYERROR_VERBOSE 1
47
48 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
49 // Original readline settings
50 static int orig_completion_append_character;
51 static const char *orig_basic_word_break_characters;
52
53 #if (RL_VERSION_MAJOR >= 5)
54 #define GINAC_RL_COMPLETER_CAST(a) const_cast<char *>((a))
55 #else
56 #define GINAC_RL_COMPLETER_CAST(a) (a)
57 #endif
58 #endif // HAVE_LIBREADLINE
59
60 // Expression stack for %, %% and %%%
61 static void push(const ex &e);
62 static ex exstack[3];
63 // Assigned symbols
64 static exmap assigned_symbol_table;
65
66 // Start and end time for the time() function
67 #ifdef HAVE_RUSAGE
68 static struct rusage start_time, end_time;
69 #define START_TIMER getrusage(RUSAGE_SELF, &start_time);
70 #define STOP_TIMER getrusage(RUSAGE_SELF, &end_time);
71 #define PRINT_TIME_USED cout << \
72    (end_time.ru_utime.tv_sec - start_time.ru_utime.tv_sec) + \
73        (end_time.ru_stime.tv_sec - start_time.ru_stime.tv_sec) + \
74        double(end_time.ru_utime.tv_usec - start_time.ru_utime.tv_usec) / 1e6 + \
75        double(end_time.ru_stime.tv_usec - start_time.ru_stime.tv_usec) / 1e6 \
76                        << 's' << endl;
77 #else
78 static std::clock_t start_time, end_time;
79 #define START_TIMER start_time = std::clock();
80 #define STOP_TIMER end_time = std::clock();
81 #define PRINT_TIME_USED \
82   cout << double(end_time - start_time)/CLOCKS_PER_SEC << 's' << endl;
83 #endif
84
85 // Table of functions (a multimap, because one function may appear with different
86 // numbers of parameters)
87 typedef ex (*fcnp)(const exprseq &e);
88 typedef ex (*fcnp2)(const exprseq &e, int serial);
89
90 struct fcn_desc {
91         fcn_desc() : p(NULL), num_params(0), is_ginac(false), serial(0) {}
92         fcn_desc(fcnp func, int num) : p(func), num_params(num), is_ginac(false), serial(0) {}
93         fcn_desc(fcnp2 func, int num, int ser) : p((fcnp)func), num_params(num), is_ginac(true), serial(ser) {}
94
95         fcnp p;         // Pointer to function
96         int num_params; // Number of parameters (0 = arbitrary)
97         bool is_ginac;  // Flag: function is GiNaC function
98         int serial;     // GiNaC function serial number (if is_ginac == true)
99 };
100
101 typedef multimap<string, fcn_desc> fcn_tab;
102 static fcn_tab fcns;
103
104 static fcn_tab::const_iterator find_function(const ex &sym, int req_params);
105
106 // Table to map help topics to help strings
107 typedef multimap<string, string> help_tab;
108 static help_tab help;
109
110 static void insert_fcn_help(const char *name, const char *str);
111 static void print_help(const string &topic);
112 static void print_help_topics(void);
113 %}
114
115 /* Tokens (T_LITERAL means a literal value returned by the parser, but not
116    of class numeric or symbol (e.g. a constant or the FAIL object)) */
117 %token T_NUMBER T_SYMBOL T_LITERAL T_DIGITS T_QUOTE T_QUOTE2 T_QUOTE3
118 %token T_EQUAL T_NOTEQ T_LESSEQ T_GREATEREQ
119
120 %token T_QUIT T_WARRANTY T_PRINT T_IPRINT T_PRINTLATEX T_PRINTCSRC T_TIME
121 %token T_XYZZY T_INVENTORY T_LOOK T_SCORE T_COMPLEX_SYMBOLS T_REAL_SYMBOLS
122
123 /* Operator precedence and associativity */
124 %right '='
125 %left T_EQUAL T_NOTEQ
126 %left '<' '>' T_LESSEQ T_GREATEREQ
127 %left '+' '-'
128 %left '*' '/'
129 %nonassoc NEG
130 %right '^'
131 %nonassoc '!'
132
133 %start input
134
135
136 /*
137  *  Grammar rules
138  */
139
140 %%
141 input   : /* empty */
142         | input line
143         ;
144
145 line    : ';'
146         | exp ';' {
147                 try {
148                         cout << $1 << endl;
149                         push($1);
150                 } catch (exception &e) {
151                         cerr << e.what() << endl;
152                         YYERROR;
153                 }
154         }
155         | exp ':' {
156                 try {
157                         push($1);
158                 } catch (exception &e) {
159                         std::cerr << e.what() << endl;
160                         YYERROR;
161                 }
162         }
163         | T_PRINT '(' exp ')' ';' {
164                 try {
165                         $3.print(print_tree(std::cout));
166                 } catch (exception &e) {
167                         std::cerr << e.what() << endl;
168                         YYERROR;
169                 }
170         }
171         | T_IPRINT '(' exp ')' ';' {
172                 try {
173                         ex e = $3;
174                         if (!e.info(info_flags::integer))
175                                 throw (std::invalid_argument("argument to iprint() must be an integer"));
176                         long i = ex_to<numeric>(e).to_long();
177                         cout << i << endl;
178                         cout << "#o" << oct << i << endl;
179                         cout << "#x" << hex << i << dec << endl;
180                 } catch (exception &e) {
181                         cerr << e.what() << endl;
182                         YYERROR;
183                 }
184         }
185         | T_PRINTLATEX '(' exp ')' ';' {
186                 try {
187                         $3.print(print_latex(std::cout)); cout << endl;
188                 } catch (exception &e) {
189                         std::cerr << e.what() << endl;
190                         YYERROR;
191                 }
192         }
193         | T_PRINTCSRC '(' exp ')' ';' {
194                 try {
195                         $3.print(print_csrc_double(std::cout)); cout << endl;
196                 } catch (exception &e) {
197                         std::cerr << e.what() << endl;
198                         YYERROR;
199                 }
200         }
201         | '?' T_SYMBOL          {print_help(ex_to<symbol>($2).get_name());}
202         | '?' T_TIME            {print_help("time");}
203         | '?' T_PRINT           {print_help("print");}
204         | '?' T_IPRINT          {print_help("iprint");}
205         | '?' T_PRINTLATEX      {print_help("print_latex");}
206         | '?' T_PRINTCSRC       {print_help("print_csrc");}
207         | '?' '?'               {print_help_topics();}
208         | T_QUIT                {YYACCEPT;}
209         | T_WARRANTY {
210                 cout << "This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under\n";
211                 cout << "the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software\n";
212                 cout << "Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later\n";
213                 cout << "version.\n";
214                 cout << "This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT\n";
215                 cout << "ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS\n";
216                 cout << "FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more\n";
217                 cout << "details.\n";
218                 cout << "You should have received a copy of the GNU General Public License along with\n";
219                 cout << "this program. If not, write to the Free Software Foundation, 675 Mass Ave,\n";
220                 cout << "Cambridge, MA 02139, USA.\n";
221         }
222         | T_XYZZY               {cout << "Nothing happens.\n";}
223         | T_INVENTORY           {cout << "You're not carrying anything.\n";}
224         | T_LOOK                {cout << "You're in a twisty little maze of passages, all alike.\n";}
225         | T_SCORE {
226                 cout << "If you were to quit now, you would score ";
227                 cout << (syms.size() > 350 ? 350 : syms.size());
228                 cout << " out of a possible 350.\n";
229         }
230         | T_REAL_SYMBOLS { symboltype = domain::real; }
231         | T_COMPLEX_SYMBOLS { symboltype = domain::complex; }
232         | T_TIME { START_TIMER } '(' exp ')' { STOP_TIMER PRINT_TIME_USED }
233         | error ';'             {yyclearin; yyerrok;}
234         | error ':'             {yyclearin; yyerrok;}
235         ;
236
237 exp     : T_NUMBER              {$$ = $1;}
238         | T_SYMBOL              {
239                 exmap::const_iterator i = assigned_symbol_table.find($1);
240                 if (i == assigned_symbol_table.end())
241                         $$ = $1;
242                 else
243                         $$ = i->second.eval();
244         }
245         | '\'' T_SYMBOL '\''    {$$ = $2;}
246         | T_LITERAL             {$$ = $1;}
247         | T_DIGITS              {$$ = $1;}
248         | T_QUOTE               {$$ = exstack[0];}
249         | T_QUOTE2              {$$ = exstack[1];}
250         | T_QUOTE3              {$$ = exstack[2];}
251         | T_SYMBOL '(' exprseq ')' {
252                 fcn_tab::const_iterator i = find_function($1, $3.nops());
253                 if (i->second.is_ginac) {
254                         $$ = ((fcnp2)(i->second.p))(ex_to<exprseq>($3), i->second.serial);
255                 } else {
256                         $$ = (i->second.p)(ex_to<exprseq>($3));
257                 }
258         }
259         | T_DIGITS '=' T_NUMBER {$$ = $3; Digits = ex_to<numeric>($3).to_int();}
260         | T_SYMBOL '=' exp      {$$ = $3; assigned_symbol_table[$1] = $3; }
261         | exp T_EQUAL exp       {$$ = $1 == $3;}
262         | exp T_NOTEQ exp       {$$ = $1 != $3;}
263         | exp '<' exp           {$$ = $1 < $3;}
264         | exp T_LESSEQ exp      {$$ = $1 <= $3;}
265         | exp '>' exp           {$$ = $1 > $3;}
266         | exp T_GREATEREQ exp   {$$ = $1 >= $3;}
267         | exp '+' exp           {$$ = $1 + $3;}
268         | exp '-' exp           {$$ = $1 - $3;}
269         | exp '*' exp           {$$ = $1 * $3;}
270         | exp '/' exp           {$$ = $1 / $3;}
271         | '-' exp %prec NEG     {$$ = -$2;}
272         | '+' exp %prec NEG     {$$ = $2;}
273         | exp '^' exp           {$$ = power($1, $3);}
274         | exp '!'               {$$ = factorial($1);}
275         | '(' exp ')'           {$$ = $2;}
276         | '{' list_or_empty '}' {$$ = $2;}
277         | '[' matrix ']'        {$$ = lst_to_matrix(ex_to<lst>($2));}
278         ;
279
280 exprseq : exp                   {$$ = exprseq($1);}
281         | exprseq ',' exp       {exprseq es(ex_to<exprseq>($1)); $$ = es.append($3);}
282         ;
283
284 list_or_empty: /* empty */      {$$ = *new lst;}
285         | list                  {$$ = $1;}
286         ;
287
288 list    : exp                   {$$ = lst($1);}
289         | list ',' exp          {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($3);}
290         ;
291
292 matrix  : '[' row ']'           {$$ = lst($2);}
293         | matrix ',' '[' row ']' {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($4);}
294         ;
295
296 row     : exp                   {$$ = lst($1);}
297         | row ',' exp           {lst l(ex_to<lst>($1)); $$ = l.append($3);}
298         ;
299
300
301 /*
302  *  Routines
303  */
304
305 %%
306 // Error print routine
307 int yyerror(char *s)
308 {
309         cerr << s << " at " << yytext << endl;
310         return 0;
311 }
312
313 // Push expression "e" onto the expression stack (for ", "" and """)
314 static void push(const ex &e)
315 {
316         exstack[2] = exstack[1];
317         exstack[1] = exstack[0];
318         exstack[0] = e;
319 }
320
321
322 /*
323  *  Built-in functions
324  */
325
326 static ex f_collect(const exprseq &e) {return e[0].collect(e[1]);}
327 static ex f_collect_distributed(const exprseq &e) {return e[0].collect(e[1], true);}
328 static ex f_collect_common_factors(const exprseq &e) {return collect_common_factors(e[0]);}
329 static ex f_convert_H_to_Li(const exprseq &e) {return convert_H_to_Li(e[0], e[1]);}
330 static ex f_degree(const exprseq &e) {return e[0].degree(e[1]);}
331 static ex f_denom(const exprseq &e) {return e[0].denom();}
332 static ex f_eval1(const exprseq &e) {return e[0].eval();}
333 static ex f_evalf1(const exprseq &e) {return e[0].evalf();}
334 static ex f_evalm(const exprseq &e) {return e[0].evalm();}
335 static ex f_eval_integ(const exprseq &e) {return e[0].eval_integ();}
336 static ex f_expand(const exprseq &e) {return e[0].expand();}
337 static ex f_factor(const exprseq &e) {return factor(e[0]);}
338 static ex f_gcd(const exprseq &e) {return gcd(e[0], e[1]);}
339 static ex f_has(const exprseq &e) {return e[0].has(e[1]) ? ex(1) : ex(0);}
340 static ex f_lcm(const exprseq &e) {return lcm(e[0], e[1]);}
341 static ex f_lcoeff(const exprseq &e) {return e[0].lcoeff(e[1]);}
342 static ex f_ldegree(const exprseq &e) {return e[0].ldegree(e[1]);}
343 static ex f_lsolve(const exprseq &e) {return lsolve(e[0], e[1]);}
344 static ex f_nops(const exprseq &e) {return e[0].nops();}
345 static ex f_normal1(const exprseq &e) {return e[0].normal();}
346 static ex f_numer(const exprseq &e) {return e[0].numer();}
347 static ex f_numer_denom(const exprseq &e) {return e[0].numer_denom();}
348 static ex f_pow(const exprseq &e) {return pow(e[0], e[1]);}
349 static ex f_sqrt(const exprseq &e) {return sqrt(e[0]);}
350 static ex f_sqrfree1(const exprseq &e) {return sqrfree(e[0]);}
351 static ex f_subs2(const exprseq &e) {return e[0].subs(e[1]);}
352 static ex f_tcoeff(const exprseq &e) {return e[0].tcoeff(e[1]);}
353
354 #define CHECK_ARG(num, type, fcn) if (!is_a<type>(e[num])) throw(std::invalid_argument("argument " #num " to " #fcn "() must be a " #type))
355
356 static ex f_charpoly(const exprseq &e)
357 {
358         CHECK_ARG(0, matrix, charpoly);
359         return ex_to<matrix>(e[0]).charpoly(e[1]);
360 }
361
362 static ex f_coeff(const exprseq &e)
363 {
364         CHECK_ARG(2, numeric, coeff);
365         return e[0].coeff(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
366 }
367
368 static ex f_content(const exprseq &e)
369 {
370         return e[0].content(e[1]);
371 }
372
373 static ex f_decomp_rational(const exprseq &e)
374 {
375         return decomp_rational(e[0], e[1]);
376 }
377
378 static ex f_determinant(const exprseq &e)
379 {
380         CHECK_ARG(0, matrix, determinant);
381         return ex_to<matrix>(e[0]).determinant();
382 }
383
384 static ex f_diag(const exprseq &e)
385 {
386         size_t dim = e.nops();
387         matrix &m = *new matrix(dim, dim);
388         for (size_t i=0; i<dim; i++)
389                 m.set(i, i, e.op(i));
390         return m;
391 }
392
393 static ex f_diff2(const exprseq &e)
394 {
395         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
396         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]));
397 }
398
399 static ex f_diff3(const exprseq &e)
400 {
401         CHECK_ARG(1, symbol, diff);
402         CHECK_ARG(2, numeric, diff);
403         return e[0].diff(ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
404 }
405
406 static ex f_divide(const exprseq &e)
407 {
408         ex q;
409         if (divide(e[0], e[1], q))
410                 return q;
411         else
412                 return fail();
413 }
414
415 static ex f_eval2(const exprseq &e)
416 {
417         CHECK_ARG(1, numeric, eval);
418         return e[0].eval(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
419 }
420
421 static ex f_evalf2(const exprseq &e)
422 {
423         CHECK_ARG(1, numeric, evalf);
424         return e[0].evalf(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
425 }
426
427 static ex f_find(const exprseq &e)
428 {
429         lst found;
430         e[0].find(e[1], found);
431         return found;
432 }
433
434 static ex f_fsolve(const exprseq &e)
435 {
436         CHECK_ARG(1, symbol, fsolve);
437         CHECK_ARG(2, numeric, fsolve);
438         CHECK_ARG(3, numeric, fsolve);
439         return fsolve(e[0], ex_to<symbol>(e[1]), ex_to<numeric>(e[2]), ex_to<numeric>(e[3]));
440 }
441
442 static ex f_integer_content(const exprseq &e)
443 {
444         return e[0].expand().integer_content();
445 }
446
447 static ex f_integral(const exprseq &e)
448 {
449         CHECK_ARG(0, symbol, integral);
450         return integral(e[0], e[1], e[2], e[3]);
451 }
452
453 static ex f_inverse(const exprseq &e)
454 {
455         CHECK_ARG(0, matrix, inverse);
456         return ex_to<matrix>(e[0]).inverse();
457 }
458
459 static ex f_is(const exprseq &e)
460 {
461         CHECK_ARG(0, relational, is);
462         return (bool)ex_to<relational>(e[0]) ? ex(1) : ex(0);
463 }
464
465 class apply_map_function : public map_function {
466         ex apply;
467 public:
468         apply_map_function(const ex & a) : apply(a) {}
469         virtual ~apply_map_function() {}
470         ex operator()(const ex & e) { return apply.subs(wild() == e, true); }
471 };
472
473 static ex f_map(const exprseq &e)
474 {
475         apply_map_function fcn(e[1]);
476         return e[0].map(fcn);
477 }
478
479 static ex f_match(const exprseq &e)
480 {
481         lst repl_lst;
482         if (e[0].match(e[1], repl_lst))
483                 return repl_lst;
484         else
485                 return fail();
486 }
487
488 static ex f_normal2(const exprseq &e)
489 {
490         CHECK_ARG(1, numeric, normal);
491         return e[0].normal(ex_to<numeric>(e[1]).to_int());
492 }
493
494 static ex f_op(const exprseq &e)
495 {
496         CHECK_ARG(1, numeric, op);
497         int n = ex_to<numeric>(e[1]).to_int();
498         if (n < 0 || n >= (int)e[0].nops())
499                 throw(std::out_of_range("second argument to op() is out of range"));
500         return e[0].op(n);
501 }
502
503 static ex f_prem(const exprseq &e)
504 {
505         return prem(e[0], e[1], e[2]);
506 }
507
508 static ex f_primpart(const exprseq &e)
509 {
510         return e[0].primpart(e[1]);
511 }
512
513 static ex f_quo(const exprseq &e)
514 {
515         return quo(e[0], e[1], e[2]);
516 }
517
518 static ex f_rank(const exprseq &e)
519 {
520         CHECK_ARG(0, matrix, rank);
521         return ex_to<matrix>(e[0]).rank();
522 }
523
524 static ex f_rem(const exprseq &e)
525 {
526         return rem(e[0], e[1], e[2]);
527 }
528
529 static ex f_resultant(const exprseq &e)
530 {
531         CHECK_ARG(2, symbol, resultant);
532         return resultant(e[0], e[1], ex_to<symbol>(e[2]));
533 }
534
535 static ex f_series(const exprseq &e)
536 {
537         CHECK_ARG(2, numeric, series);
538         return e[0].series(e[1], ex_to<numeric>(e[2]).to_int());
539 }
540
541 static ex f_sprem(const exprseq &e)
542 {
543         return sprem(e[0], e[1], e[2]);
544 }
545
546 static ex f_sqrfree2(const exprseq &e)
547 {
548         CHECK_ARG(1, lst, sqrfree);
549         return sqrfree(e[0], ex_to<lst>(e[1]));
550 }
551
552 static ex f_subs3(const exprseq &e)
553 {
554         CHECK_ARG(1, lst, subs);
555         CHECK_ARG(2, lst, subs);
556         return e[0].subs(ex_to<lst>(e[1]), ex_to<lst>(e[2]));
557 }
558
559 static ex f_trace(const exprseq &e)
560 {
561         CHECK_ARG(0, matrix, trace);
562         return ex_to<matrix>(e[0]).trace();
563 }
564
565 static ex f_transpose(const exprseq &e)
566 {
567         CHECK_ARG(0, matrix, transpose);
568         return ex_to<matrix>(e[0]).transpose();
569 }
570
571 static ex f_unassign(const exprseq &e)
572 {
573         CHECK_ARG(0, symbol, unassign);
574         exmap::iterator i = assigned_symbol_table.find(e[0]);
575         if (i != assigned_symbol_table.end())
576                 assigned_symbol_table.erase(i);
577         return e[0];
578 }
579
580 static ex f_unit(const exprseq &e)
581 {
582         return e[0].unit(e[1]);
583 }
584
585 static ex f_dummy(const exprseq &e)
586 {
587         throw(std::logic_error("dummy function called (shouldn't happen)"));
588 }
589
590 // Tables for initializing the "fcns" map and the function help topics
591 struct fcn_init {
592         const char *name;
593         fcnp p;
594         int num_params;
595 };
596
597 static const fcn_init builtin_fcns[] = {
598         {"charpoly", f_charpoly, 2},
599         {"coeff", f_coeff, 3},
600         {"collect", f_collect, 2},
601         {"collect_common_factors", f_collect_common_factors, 1},
602         {"collect_distributed", f_collect_distributed, 2},
603         {"content", f_content, 2},
604         {"convert_H_to_Li", f_convert_H_to_Li, 2},
605         {"decomp_rational", f_decomp_rational, 2},
606         {"degree", f_degree, 2},
607         {"denom", f_denom, 1},
608         {"determinant", f_determinant, 1},
609         {"diag", f_diag, 0},
610         {"diff", f_diff2, 2},
611         {"diff", f_diff3, 3},
612         {"divide", f_divide, 2},
613         {"eval", f_eval1, 1},
614         {"eval", f_eval2, 2},
615         {"evalf", f_evalf1, 1},
616         {"evalf", f_evalf2, 2},
617         {"evalm", f_evalm, 1},
618         {"eval_integ", f_eval_integ, 1},
619         {"expand", f_expand, 1},
620         {"factor", f_factor, 1},
621         {"find", f_find, 2},
622         {"fsolve", f_fsolve, 4},
623         {"gcd", f_gcd, 2},
624         {"has", f_has, 2},
625         {"integer_content", f_integer_content, 1},
626         {"integral", f_integral, 4},
627         {"inverse", f_inverse, 1},
628         {"iprint", f_dummy, 0},      // for Tab-completion
629         {"is", f_is, 1},
630         {"lcm", f_lcm, 2},
631         {"lcoeff", f_lcoeff, 2},
632         {"ldegree", f_ldegree, 2},
633         {"lsolve", f_lsolve, 2},
634         {"map", f_map, 2},
635         {"match", f_match, 2},
636         {"nops", f_nops, 1},
637         {"normal", f_normal1, 1},
638         {"normal", f_normal2, 2},
639         {"numer", f_numer, 1},
640         {"numer_denom", f_numer_denom, 1},
641         {"op", f_op, 2},
642         {"pow", f_pow, 2},
643         {"prem", f_prem, 3},
644         {"primpart", f_primpart, 2},
645         {"print", f_dummy, 0},       // for Tab-completion
646         {"print_csrc", f_dummy, 0},  // for Tab-completion
647         {"print_latex", f_dummy, 0}, // for Tab-completion
648         {"quo", f_quo, 3},
649         {"rank", f_rank, 1},
650         {"rem", f_rem, 3},
651         {"resultant", f_resultant, 3},
652         {"series", f_series, 3},
653         {"sprem", f_sprem, 3},
654         {"sqrfree", f_sqrfree1, 1},
655         {"sqrfree", f_sqrfree2, 2},
656         {"sqrt", f_sqrt, 1},
657         {"subs", f_subs2, 2},
658         {"subs", f_subs3, 3},
659         {"tcoeff", f_tcoeff, 2},
660         {"time", f_dummy, 0},        // for Tab-completion
661         {"trace", f_trace, 1},
662         {"transpose", f_transpose, 1},
663         {"unassign", f_unassign, 1},
664         {"unit", f_unit, 2},
665         {NULL, f_dummy, 0}           // End marker
666 };
667
668 struct fcn_help_init {
669         const char *name;
670         const char *help;
671 };
672
673 static const fcn_help_init builtin_help[] = {
674         {"acos", "inverse cosine function"},
675         {"acosh", "inverse hyperbolic cosine function"},
676         {"asin", "inverse sine function"},
677         {"asinh", "inverse hyperbolic sine function"},
678         {"atan", "inverse tangent function"},
679         {"atan2", "inverse tangent function with two arguments"},
680         {"atanh", "inverse hyperbolic tangent function"},
681         {"beta", "Beta function"},
682         {"binomial", "binomial function"},
683         {"cos", "cosine function"},
684         {"cosh", "hyperbolic cosine function"},
685         {"exp", "exponential function"},
686         {"factorial", "factorial function"},
687         {"lgamma", "natural logarithm of Gamma function"},
688         {"tgamma", "Gamma function"},
689         {"log", "natural logarithm"},
690         {"psi", "psi function\npsi(x) is the digamma function, psi(n,x) the nth polygamma function"},
691         {"sin", "sine function"},
692         {"sinh", "hyperbolic sine function"},
693         {"tan", "tangent function"},
694         {"tanh", "hyperbolic tangent function"},
695         {"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"},
696         {"Li2", "dilogarithm"},
697         {"Li3", "trilogarithm"},
698         {"Li", "(multiple) polylogarithm"},
699         {"S", "Nielsen's generalized polylogarithm"},
700         {"H", "harmonic polylogarithm"},
701         {"Order", "order term function (for truncated power series)"},
702         {"Derivative", "inert differential operator"},
703         {NULL, NULL}    // End marker
704 };
705
706 #include "ginsh_extensions.h"
707
708
709 /*
710  *  Add functions to ginsh
711  */
712
713 // Functions from fcn_init array
714 static void insert_fcns(const fcn_init *p)
715 {
716         while (p->name) {
717                 fcns.insert(make_pair(string(p->name), fcn_desc(p->p, p->num_params)));
718                 p++;
719         }
720 }
721
722 static ex f_ginac_function(const exprseq &es, int serial)
723 {
724         return function(serial, es).eval(1);
725 }
726
727 // All registered GiNaC functions
728 namespace GiNaC {
729 void ginsh_get_ginac_functions(void)
730 {
731         vector<function_options>::const_iterator i = function::registered_functions().begin(), end = function::registered_functions().end();
732         unsigned serial = 0;
733         while (i != end) {
734                 fcns.insert(make_pair(i->get_name(), fcn_desc(f_ginac_function, i->get_nparams(), serial)));
735                 ++i;
736                 serial++;
737         }
738 }
739 }
740
741
742 /*
743  *  Find a function given a name and number of parameters. Throw exceptions on error.
744  */
745
746 static fcn_tab::const_iterator find_function(const ex &sym, int req_params)
747 {
748         const string &name = ex_to<symbol>(sym).get_name();
749         typedef fcn_tab::const_iterator I;
750         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
751         if (b.first == b.second)
752                 throw(std::logic_error("unknown function '" + name + "'"));
753         else {
754                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
755                         if ((i->second.num_params == 0) || (i->second.num_params == req_params))
756                                 return i;
757         }
758         throw(std::logic_error("invalid number of arguments to " + name + "()"));
759 }
760
761
762 /*
763  *  Insert help strings
764  */
765
766 // Normal help string
767 static void insert_help(const char *topic, const char *str)
768 {
769         help.insert(make_pair(string(topic), string(str)));
770 }
771
772 // Help string for functions, automatically generates synopsis
773 static void insert_fcn_help(const char *name, const char *str)
774 {
775         typedef fcn_tab::const_iterator I;
776         pair<I, I> b = fcns.equal_range(name);
777         if (b.first != b.second) {
778                 string help_str = string(name) + "(";
779                 for (int i=0; i<b.first->second.num_params; i++) {
780                         if (i)
781                                 help_str += ", ";
782                         help_str += "expression";
783                 }
784                 help_str += ") - ";
785                 help_str += str;
786                 help.insert(make_pair(string(name), help_str));
787         }
788 }
789
790 // Help strings for functions from fcn_help_init array
791 static void insert_help(const fcn_help_init *p)
792 {
793         while (p->name) {
794                 insert_fcn_help(p->name, p->help);
795                 p++;
796         }
797 }
798
799
800 /*
801  *  Print help to cout
802  */
803
804 // Help for a given topic
805 static void print_help(const string &topic)
806 {
807         typedef help_tab::const_iterator I;
808         pair<I, I> b = help.equal_range(topic);
809         if (b.first == b.second)
810                 cout << "no help for '" << topic << "'\n";
811         else {
812                 for (I i=b.first; i!=b.second; i++)
813                         cout << i->second << endl;
814         }
815 }
816
817 // List of help topics
818 static void print_help_topics(void)
819 {
820         cout << "Available help topics:\n";
821         help_tab::const_iterator i;
822         string last_name = string("*");
823         int num = 0;
824         for (i=help.begin(); i!=help.end(); i++) {
825                 // Don't print duplicates
826                 if (i->first != last_name) {
827                         if (num)
828                                 cout << ", ";
829                         num++;
830                         cout << i->first;
831                         last_name = i->first;
832                 }
833         }
834         cout << "\nTo get help for a certain topic, type ?topic\n";
835 }
836
837
838 /*
839  *  Function name completion functions for readline
840  */
841
842 static char *fcn_generator(const char *text, int state)
843 {
844         static int len;                         // Length of word to complete
845         static fcn_tab::const_iterator index;   // Iterator to function being currently considered
846
847         // If this is a new word to complete, initialize now
848         if (state == 0) {
849                 index = fcns.begin();
850                 len = strlen(text);
851         }
852
853         // Return the next function which partially matches
854         while (index != fcns.end()) {
855                 const char *fcn_name = index->first.c_str();
856                 ++index;
857                 if (strncmp(fcn_name, text, len) == 0)
858                         return strdup(fcn_name);
859         }
860         return NULL;
861 }
862
863 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
864 static char **fcn_completion(const char *text, int start, int end)
865 {
866         if (rl_line_buffer[0] == '!') {
867                 // For shell commands, revert back to filename completion
868                 rl_completion_append_character = orig_completion_append_character;
869                 rl_basic_word_break_characters = orig_basic_word_break_characters;
870                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
871                 return rl_completion_matches(text, rl_filename_completion_function);
872         } else {
873                 // Otherwise, complete function names
874                 rl_completion_append_character = '(';
875                 rl_basic_word_break_characters = " \t\n\"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\\]^`{|}~";
876                 rl_completer_word_break_characters = GINAC_RL_COMPLETER_CAST(rl_basic_word_break_characters);
877                 return rl_completion_matches(text, fcn_generator);
878         }
879 }
880 #endif // HAVE_LIBREADLINE
881
882 static void ginsh_readline_init(char* name)
883 {
884 #ifdef HAVE_LIBREADLINE
885         // Init readline completer
886         rl_readline_name = name;
887         rl_attempted_completion_function = fcn_completion;
888         orig_completion_append_character = rl_completion_append_character;
889         orig_basic_word_break_characters = rl_basic_word_break_characters;
890 #endif // HAVE_LIBREADLINE
891 }
892
893 void greeting(void)
894 {
895     cout << "ginsh - GiNaC Interactive Shell (" << PACKAGE << " V" << VERSION << ")" << endl;
896     cout << "  __,  _______  Copyright (C) 1999-2008 Johannes Gutenberg University Mainz,\n"
897          << " (__) *       | Germany.  This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.\n"
898          << "  ._) i N a C | You are welcome to redistribute it under certain conditions.\n"
899          << "<-------------' For details type `warranty;'.\n" << endl;
900     cout << "Type ?? for a list of help topics." << endl;
901 }
902
903 /*
904  *  Main program
905  */
906
907 int main(int argc, char **argv)
908 {
909         // Print banner in interactive mode
910         if (isatty(0)) 
911                 greeting();
912         assigned_symbol_table = exmap();
913
914         // Init function table
915         insert_fcns(builtin_fcns);
916         insert_fcns(extended_fcns);
917         ginsh_get_ginac_functions();
918
919         // Init help for operators (automatically generated from man page)
920         insert_help("operators", "Operators in falling order of precedence:");
921 #include "ginsh_op_help.h"
922
923         // Init help for built-in functions (automatically generated from man page)
924 #include "ginsh_fcn_help.h"
925
926         // Help for GiNaC functions is added manually
927         insert_help(builtin_help);
928         insert_help(extended_help);
929
930         // Help for other keywords
931         insert_help("print", "print(expression) - dumps the internal structure of the given expression (for debugging)");
932         insert_help("iprint", "iprint(expression) - prints the given integer expression in decimal, octal, and hexadecimal bases");
933         insert_help("print_latex", "print_latex(expression) - prints a LaTeX representation of the given expression");
934         insert_help("print_csrc", "print_csrc(expression) - prints a C source code representation of the given expression");
935
936         ginsh_readline_init(argv[0]);
937
938         // Init input file list, open first file
939         num_files = argc - 1;
940         file_list = argv + 1;
941         if (num_files) {
942                 yyin = fopen(*file_list, "r");
943                 if (yyin == NULL) {
944                         cerr << "Can't open " << *file_list << endl;
945                         exit(1);
946                 }
947                 num_files--;
948                 file_list++;
949         }
950
951         // Parse input, catch all remaining exceptions
952         int result;
953 again:  try {
954                 result = yyparse();
955         } catch (exception &e) {
956                 cerr << e.what() << endl;
957                 goto again;
958         }
959         return result;
960 }