- speedup by declaring x_pt and so on const
[ginac.git] / doc / tutorial / ginac.texi
index 4032cf241789f2de9bd9202b91026190f48b1c04..f69d45107968ec0d2943d05179d43817aeb61efc 100644 (file)
@@ -2,8 +2,15 @@
 @c %**start of header
 @setfilename ginac.info
 @settitle GiNaC, an open framework for symbolic computation within the C++ programming language
-@setchapternewpage off
+@setchapternewpage on
 @afourpaper
+@c For `info' only.
+@paragraphindent 0
+@c For TeX only.
+@iftex
+@c I hate putting "@noindent" in front of every paragraph.
+@parindent=0pt
+@end iftex
 @c %**end of header
 
 @include version.texi
@@ -13,8 +20,8 @@
 @end direntry
 
 @ifinfo
-This file documents GiNaC @value{VERSION}, an open framework for symbolic
-computation within the C++ programming language.
+This is a tutorial that documents GiNaC @value{VERSION}, an open
+framework for symbolic computation within the C++ programming language.
 
 Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
 
@@ -34,12 +41,14 @@ resulting derived work is distributed under the terms of a permission
 notice identical to this one.
 @end ifinfo
 
+@finalout
+@c finalout prevents ugly black rectangles on overfull hbox lines
 @titlepage
 @title GiNaC @value{VERSION}
 @subtitle An open framework for symbolic computation within the C++ programming language
 @subtitle @value{UPDATED}
 @author The GiNaC Group:
-@author Christian Bauer, Alexander Frink, Richard B. Kreckel
+@author Christian Bauer, Alexander Frink, Richard Kreckel
 
 @page
 @vskip 0pt plus 1filll
@@ -65,8 +74,8 @@ notice identical to this one.
 @c    node-name, next, previous, up
 @top GiNaC
 
-This file documents GiNaC @value{VERSION}, an open framework for symbolic
-computation within the C++ programming language.
+This is a tutorial that documents GiNaC @value{VERSION}, an open
+framework for symbolic computation within the C++ programming language.
 
 @menu
 * Introduction::                 GiNaC's purpose.
@@ -76,6 +85,8 @@ computation within the C++ programming language.
 * Important Algorithms::         Algorithms for symbolic manipulations.
 * Extending GiNaC::              How to extend the library.
 * A Comparison With Other CAS::  Compares GiNaC to traditional CAS.
+* Internal Structures::          Description of some internal structures.
+* Package Tools::                Configuring packages to work with GiNaC.
 * Bibliography::
 * Concept Index::
 @end menu
@@ -84,28 +95,41 @@ computation within the C++ programming language.
 @node Introduction, A Tour of GiNaC, Top, Top
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Introduction
+@cindex history of GiNaC
 
 The motivation behind GiNaC derives from the observation that most
 present day computer algebra systems (CAS) are linguistically and
-semantically impoverished.  It is an attempt to overcome the current
-situation by extending a well established and standardized computer
-language (C++) by some fundamental symbolic capabilities, thus
-allowing for integrated systems that embed symbolic manipulations
-together with more established areas of computer science (like
-computation-intense numeric applications, graphical interfaces, etc.)
-under one roof.
-
-This tutorial is intended for the novice user who is new to
-GiNaC but already has some background in C++ programming.  However,
-since a hand made documentation like this one is difficult to keep in
-sync with the development the actual documentation is inside the
-sources in the form of comments.  That documentation may be parsed by
-one of the many Javadoc-like documentation systems.  If you fail at
-generating it you may access it from
-@uref{http://www.ginac.de/reference/, the GiNaC home page}.
-It is an invaluable resource not only for the advanced user who wishes
-to extend the system (or chase bugs) but for everybody who wants to
-comprehend the inner workings of GiNaC.  This little tutorial on the
+semantically impoverished.  Although they are quite powerful tools for
+learning math and solving particular problems they lack modern
+linguistical structures that allow for the creation of large-scale
+projects.  GiNaC is an attempt to overcome this situation by extending a
+well established and standardized computer language (C++) by some
+fundamental symbolic capabilities, thus allowing for integrated systems
+that embed symbolic manipulations together with more established areas
+of computer science (like computation-intense numeric applications,
+graphical interfaces, etc.) under one roof.
+
+The particular problem that led to the writing of the GiNaC framework is
+still a very active field of research, namely the calculation of higher
+order corrections to elementary particle interactions.  There,
+theoretical physicists are interested in matching present day theories
+against experiments taking place at particle accelerators.  The
+computations involved are so complex they call for a combined symbolical
+and numerical approach.  This turned out to be quite difficult to
+accomplish with the present day CAS we have worked with so far and so we
+tried to fill the gap by writing GiNaC.  But of course its applications
+are in no way restricted to theoretical physics.
+
+This tutorial is intended for the novice user who is new to GiNaC but
+already has some background in C++ programming.  However, since a
+hand-made documentation like this one is difficult to keep in sync with
+the development, the actual documentation is inside the sources in the
+form of comments.  That documentation may be parsed by one of the many
+Javadoc-like documentation systems.  If you fail at generating it you
+may access it from @uref{http://www.ginac.de/reference/, the GiNaC home
+page}.  It is an invaluable resource not only for the advanced user who
+wishes to extend the system (or chase bugs) but for everybody who wants
+to comprehend the inner workings of GiNaC.  This little tutorial on the
 other hand only covers the basic things that are unlikely to change in
 the near future.
 
@@ -134,7 +158,7 @@ MA 02111-1307, USA.
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter A Tour of GiNaC
 
-This quick tour of GiNaC wants to rise your interest in the
+This quick tour of GiNaC wants to arise your interest in the
 subsequent chapters by showing off a bit.  Please excuse us if it
 leaves many open questions.
 
@@ -149,12 +173,11 @@ leaves many open questions.
 @section How to use it from within C++
 
 The GiNaC open framework for symbolic computation within the C++ programming
-language does not try to define a language of it's own as conventional
+language does not try to define a language of its own as conventional
 CAS do.  Instead, it extends the capabilities of C++ by symbolic
-manipulations.  Here is how to generate and print a simple (and
+manipulations.  Here is how to generate and print a simple (and rather
 pointless) bivariate polynomial with some large coefficients:
 
-@subheading My first GiNaC program (a bivariate polynomial)
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -181,10 +204,13 @@ $ ./hello
 355687428096000*x*y+20922789888000*y^2+6402373705728000*x^2
 @end example
 
+(@xref{Package Tools}, for tools that help you when creating a software
+package that uses GiNaC.)
+
+@cindex Hermite polynomial
 Next, there is a more meaningful C++ program that calls a function which
 generates Hermite polynomials in a specified free variable.
 
-@subheading My second GiNaC program (Hermite polynomials)
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -218,18 +244,19 @@ H_4(z) == -48*z^2+16*z^4+12
 H_5(z) == 120*z-160*z^3+32*z^5
 @end example
 
-This method of generating the coefficients is of course far from
-optimal for production purposes.
+This method of generating the coefficients is of course far from optimal
+for production purposes.
 
-In order to show some more examples of what GiNaC can do we
-will now use @command{ginsh}, a simple GiNaC interactive
-shell that provides a convenient window into GiNaC's capabilities.
+In order to show some more examples of what GiNaC can do we will now use
+the @command{ginsh}, a simple GiNaC interactive shell that provides a
+convenient window into GiNaC's capabilities.
 
 
 @node What it can do for you, Installation, How to use it from within C++, A Tour of GiNaC
 @c    node-name, next, previous, up
 @section What it can do for you
 
+@cindex @command{ginsh}
 After invoking @command{ginsh} one can test and experiment with GiNaC's
 features much like in other Computer Algebra Systems except that it does
 not provide programming constructs like loops or conditionals.  For a
@@ -238,9 +265,9 @@ accompanied man page. Suffice to say that assignments and comparisons in
 @command{ginsh} are written as they are in C, i.e. @code{=} assigns and
 @code{==} compares.
 
-It can manipulate arbitrary precision integers in a very fast
-way.  Rational numbers are automatically converted to fractions of
-coprime integers:
+It can manipulate arbitrary precision integers in a very fast way.
+Rational numbers are automatically converted to fractions of coprime
+integers:
 
 @example
 > x=3^150;
@@ -333,10 +360,11 @@ polynomials):
 3*y^2+x^2
 @end example
 
-You can differentiate functions and expand them as Taylor or
-Laurent series (the third argument of series is the evaluation point,
-the fourth defines the order):
+You can differentiate functions and expand them as Taylor or Laurent
+series (the third argument of @code{series} is the evaluation point, the
+fourth defines the order):
 
+@cindex Zeta function
 @example
 > diff(tan(x),x);
 tan(x)^2+1
@@ -344,12 +372,24 @@ tan(x)^2+1
 x-1/6*x^3+Order(x^4)
 > series(1/tan(x),x,0,4);
 x^(-1)-1/3*x+Order(x^2)
+> series(gamma(x),x,0,3);
+x^(-1)-EulerGamma+(1/12*Pi^2+1/2*EulerGamma^2)*x
++(-1/3*zeta(3)-1/12*Pi^2*EulerGamma-1/6*EulerGamma^3)*x^2+Order(x^3)
+> evalf(");
+x^(-1.0)-0.5772156649015328606+(0.98905599532797255544)*x
+-(0.90747907608088628905)*x^2+Order(x^(3.0))
+> series(gamma(2*sin(x)-2),x,Pi/2,6);
+-(x-1/2*Pi)^(-2)+(-1/12*Pi^2-1/2*EulerGamma^2-1/240)*(x-1/2*Pi)^2
+-EulerGamma-1/12+Order((x-1/2*Pi)^3)
 @end example
 
-If you ever wanted to convert units in C or C++ and found this
-is cumbersome, here is the solution.  Symbolic types can always be
-used as tags for different types of objects.  Converting from wrong
-units to the metric system is therefore easy:
+Here we have made use of the @command{ginsh}-command @code{"} to pop the
+previously evaluated element from @command{ginsh}'s internal stack.
+
+If you ever wanted to convert units in C or C++ and found this is
+cumbersome, here is the solution.  Symbolic types can always be used as
+tags for different types of objects.  Converting from wrong units to the
+metric system is therefore easy:
 
 @example
 > in=.0254*m;
@@ -365,6 +405,7 @@ units to the metric system is therefore easy:
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Installation
 
+@cindex CLN
 GiNaC's installation follows the spirit of most GNU software. It is
 easily installed on your system by three steps: configuration, build,
 installation.
@@ -381,7 +422,7 @@ installation.
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Prerequisites
 
-In order to install GiNaC on your system, some prerequistes need
+In order to install GiNaC on your system, some prerequisites need
 to be met.  First of all, you need to have a C++-compiler adhering to
 the ANSI-standard @cite{ISO/IEC 14882:1998(E)}.  We used @acronym{GCC} for
 development so if you have a different compiler you are on your own.
@@ -400,17 +441,18 @@ it will refuse to continue.
 @node Configuration, Building GiNaC, Prerequisites, Installation
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Configuration
+@cindex configuration
+@cindex Autoconf
 
 To configure GiNaC means to prepare the source distribution for
-building.  It is done via a shell script called @command{configure}
-that is shipped with the sources. (Actually, this script is by itself
-created with GNU Autoconf from the files @file{configure.in} and
-@file{aclocal.m4}.)  Since a configure script generated by
-GNU Autoconf never prompts, all customization must be done either via
-command line parameters or environment variables.  It accepts a list
-of parameters, the complete set of which can be listed by calling it
-with the @option{--help} option.  The most important ones will be
-shortly described in what follows:
+building.  It is done via a shell script called @command{configure} that
+is shipped with the sources and was originally generated by GNU
+Autoconf.  Since a configure script generated by GNU Autoconf never
+prompts, all customization must be done either via command line
+parameters or environment variables.  It accepts a list of parameters,
+the complete set of which can be listed by calling it with the
+@option{--help} option.  The most important ones will be shortly
+described in what follows:
 
 @itemize @bullet
 
@@ -423,7 +465,7 @@ when developing because it considerably speeds up compilation.
 @option{--prefix=@var{PREFIX}}: The directory where the compiled library
 and headers are installed. It defaults to @file{/usr/local} which means
 that the library is installed in the directory @file{/usr/local/lib},
-the header files in @file{/usr/local/include/GiNaC} and the documentation
+the header files in @file{/usr/local/include/ginac} and the documentation
 (like this one) into @file{/usr/local/share/doc/GiNaC}.
 
 @item
@@ -437,7 +479,7 @@ to have the header files installed in some other directory than
 @file{@var{PREFIX}/include/ginac/}. For instance, if you specify
 @option{--includedir=/usr/include} you will end up with the header files
 sitting in the directory @file{/usr/include/ginac/}. Note that the
-subdirectory @file{GiNaC} is enforced by this process in order to
+subdirectory @file{ginac} is enforced by this process in order to
 keep the header files separated from others.  This avoids some
 clashes and allows for an easier deinstallation of GiNaC. This ought
 to be considered A Good Thing (tm).
@@ -464,24 +506,23 @@ examples. (Substitute @command{setenv @var{VARIABLE} @var{value}} for
 @command{export @var{VARIABLE}=@var{value}} if the Berkeley C shell is
 your login shell.)
 
-@subheading Sample sessions of how to call the configure script
-
-Simple configuration for a site-wide GiNaC library assuming everything
-is in default paths:
+Here is a simple configuration for a site-wide GiNaC library assuming
+everything is in default paths:
 
 @example
 $ export CXXFLAGS="-Wall -O2"
 $ ./configure
 @end example
 
-Configuration for a private static GiNaC library with several components
-sitting in custom places (site-wide @acronym{GCC} and private @acronym{CLN}),
-the compiler pursueded to be picky and full assertions switched on:
+And here is a configuration for a private static GiNaC library with
+several components sitting in custom places (site-wide @acronym{GCC} and
+private @acronym{CLN}).  The compiler is pursuaded to be picky and full
+assertions and debugging information are switched on:
 
 @example
 $ export CXX=/usr/local/gnu/bin/c++
 $ export CPPFLAGS="$(CPPFLAGS) -I$(HOME)/include"
-$ export CXXFLAGS="$(CXXFLAGS) -DDO_GINAC_ASSERT -ggdb -Wall -ansi -pedantic -O2"
+$ export CXXFLAGS="$(CXXFLAGS) -DDO_GINAC_ASSERT -ggdb -Wall -ansi -pedantic"
 $ export LDFLAGS="$(LDFLAGS) -L$(HOME)/lib"
 $ ./configure --disable-shared --prefix=$(HOME)
 @end example
@@ -490,15 +531,17 @@ $ ./configure --disable-shared --prefix=$(HOME)
 @node Building GiNaC, Installing GiNaC, Configuration, Installation
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Building GiNaC
+@cindex building GiNaC
 
 After proper configuration you should just build the whole
 library by typing
-
 @example
 $ make
 @end example
-
-at the command prompt and go for a cup of coffee.
+at the command prompt and go for a cup of coffee.  The exact time it
+takes to compile GiNaC depends not only on the speed of your machines
+but also on other parameters, for instance what value for @env{CXXFLAGS}
+you entered.  Optimization may be very time-consuming.
 
 Just to make sure GiNaC works properly you may run a simple test
 suite by typing
@@ -511,15 +554,21 @@ This will compile some sample programs, run them and compare the output
 to reference output. Each of the checks should return a message @samp{passed}
 together with the CPU time used for that particular test.  If it does
 not, something went wrong.  This is mostly intended to be a QA-check
-if something was broken during the development, but not a sanity check
+if something was broken during the development, not a sanity check
 of your system.  Another intent is to allow people to fiddle around
 with optimization.  If @acronym{CLN} was installed all right
 this step is unlikely to return any errors.
 
+Generally, the top-level Makefile runs recursively to the
+subdirectories.  It is therfore safe to go into any subdirectory
+(@code{doc/}, @code{ginsh/}, ...) and simply type @code{make}
+@var{target} there in case something went wrong.
+
 
 @node Installing GiNaC, Basic Concepts, Building GiNaC, Installation
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Installing GiNaC
+@cindex installation
 
 To install GiNaC on your system, simply type
 
@@ -527,9 +576,9 @@ To install GiNaC on your system, simply type
 $ make install
 @end example
 
-As described in the section about configuration
-the files will be installed in the following directories (the
-directories will be created if they don't already exist):
+As described in the section about configuration the files will be
+installed in the following directories (the directories will be created
+if they don't already exist):
 
 @itemize @bullet
 
@@ -546,34 +595,37 @@ All the header files will be installed into @file{@var{PREFIX}/include/ginac/}
 
 @item
 All documentation (HTML and Postscript) will be stuffed into
-@file{@var{PREFIX}/share/doc/GiNaC/} (or @file{@var{DATADIR}/doc/GiNaC/}, if
-specified).
+@file{@var{PREFIX}/share/doc/GiNaC/} (or
+@file{@var{DATADIR}/doc/GiNaC/}, if @var{DATADIR} was specified).
 
 @end itemize
 
-Just for the record we will list some other useful make targets:
-@command{make clean} deletes all files generated by @command{make},
-i.e. all the object files.  In addition @command{make distclean}
-removes all files generated by the configuration.  And finally
-@command{make uninstall} removes the installed library and header
-files@footnote{Uninstallation does not work after you have called
-@command{make distclean} since the @file{Makefile} is itself generated
-by the configuration from @file{Makefile.in} and hence deleted by
-@command{make distclean}.  There are two obvious ways out of this
-dilemma.  First, you can run the configuration again with the same
-@var{PREFIX} thus creating a @file{Makefile} with a working
-@samp{uninstall} target.  Second, you can do it by hand since you
-now know where all the files went during installation.}.
+For the sake of completeness we will list some other useful make
+targets: @command{make clean} deletes all files generated by
+@command{make}, i.e. all the object files.  In addition @command{make
+distclean} removes all files generated by the configuration and
+@command{make maintainer-clean} goes one step further and deletes files
+that may require special tools to rebuild (like the @command{libtool}
+for instance).  Finally @command{make uninstall} removes the installed
+library, header files and documentation@footnote{Uninstallation does not
+work after you have called @command{make distclean} since the
+@file{Makefile} is itself generated by the configuration from
+@file{Makefile.in} and hence deleted by @command{make distclean}.  There
+are two obvious ways out of this dilemma.  First, you can run the
+configuration again with the same @var{PREFIX} thus creating a
+@file{Makefile} with a working @samp{uninstall} target.  Second, you can
+do it by hand since you now know where all the files went during
+installation.}.
+
 
 @node Basic Concepts, Expressions, Installing GiNaC, Top
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Basic Concepts
 
-This chapter will describe the different fundamental objects
-that can be handled with GiNaC.  But before doing so, it is worthwhile
-introducing you to the more commonly used class of expressions,
-representing a flexible meta-class for storing all mathematical
-objects.
+This chapter will describe the different fundamental objects that can be
+handled by GiNaC.  But before doing so, it is worthwhile introducing you
+to the more commonly used class of expressions, representing a flexible
+meta-class for storing all mathematical objects.
 
 @menu
 * Expressions::                  The fundamental GiNaC class.
@@ -581,23 +633,24 @@ objects.
 * Symbols::                      Symbolic objects.
 * Numbers::                      Numerical objects.
 * Constants::                    Pre-defined constants.
-* Fundamental operations::       The power, add and mul classes
+* Fundamental containers::       The power, add and mul classes.
 * Built-in functions::           Mathematical functions.
+* Relations::                    Equality, Inequality and all that.
 @end menu
 
 
 @node Expressions, The Class Hierarchy, Basic Concepts, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Expressions
+@cindex expression (class @code{ex})
+@cindex @code{has()}
 
-The most common class of objects a user deals with is the
-expression @code{ex}, representing a mathematical object
-like a variable, number, function, sum, product, etc...  Expressions
-may be put together to form new expressions, passed as arguments to
-functions, and so on.  Here is a little collection of valid
-expressions:
+The most common class of objects a user deals with is the expression
+@code{ex}, representing a mathematical object like a variable, number,
+function, sum, product, etc...  Expressions may be put together to form
+new expressions, passed as arguments to functions, and so on.  Here is a
+little collection of valid expressions:
 
-@subheading Examples of expressions
 @example
 ex MyEx1 = 5;                       // simple number
 ex MyEx2 = x + 2*y;                 // polynomial in x and y
@@ -606,94 +659,18 @@ ex MyEx4 = sin(x + 2*y) + 3*z + 41; // containing a function
 ex MyEx5 = MyEx4 + 1;               // similar to above
 @end example
 
-Before describing the more fundamental objects that form the building
-blocks of expressions we'll have a quick look under the hood by
-describing how expressions are internally managed.
-
-@unnumberedsubsec Digression: Expressions are reference counted
-
-An expression is extremely light-weight since internally it
-works like a handle to the actual representation and really holds
-nothing more than a pointer to some other object. What this means in
-practice is that whenever you create two @code{ex} and set
-the second equal to the first no copying process is involved. Instead,
-the copying takes place as soon as you try to change the second.
-Consider the simple sequence of code:
-
-@subheading Simple copy-on-write semantics
-@example
-#include <ginac/ginac.h>
-using namespace GiNaC;
-
-int main()
-@{
-    symbol x("x"), y("y"), z("z");
-    ex e1, e2;
+Expressions are handles to other more fundamental objects, that many
+times contain other expressions thus creating a tree of expressions
+(@xref{Internal Structures}, for particular examples).  Most methods on
+@code{ex} therefore run top-down through such an expression tree.  For
+example, the method @code{has()} scans recursively for occurrences of
+something inside an expression.  Thus, if you have declared @code{MyEx4}
+as in the example above @code{MyEx4.has(y)} will find @code{y} inside
+the argument of @code{sin} and hence return @code{true}.
 
-    e1 = sin(x + 2*y) + 3*z + 41;
-    e2 = e1;                // e2 points to same object as e1
-    cout << e2 << endl;     // prints sin(x+2*y)+3*z+41
-    e2 += 1;                // e2 is copied into a new object
-    cout << e2 << endl;     // prints sin(x+2*y)+3*z+42
-    // ...
-@}
-@end example
-
-The line @code{e2 = e1;} creates a second expression pointing to the
-object held already by @code{e1}.  The time involved for this operation
-is therefore constant, no matter how large @code{e1} was.  Actual
-copying, however, must take place in the line @code{e2 += 1;} because
-@code{e1} and @code{e2} are not handles for the same object any more.
-This concept is called @dfn{copy-on-write semantics}.  It increases
-performance considerably whenever one object occurs multiple times and
-represents a simple garbage collection scheme because when an @code{ex}
-runs out of scope its destructor checks whether other expressions handle
-the object it points to too and deletes the object from memory if that
-turns out not to be the case.  A slightly less trivial example of
-differentiation using the chain-rule should make clear how powerful this
-can be.
-
-@subheading Advanced copy-on-write semantics
-@example
-#include <ginac/ginac.h>
-using namespace GiNaC;
-
-int main()
-@{
-    symbol x("x"), y("y");
-
-    ex e1 = x + 3*y;
-    ex e2 = pow(e1, 3);
-    ex e3 = diff(sin(e2), x);   // first derivative of sin(e2) by x
-    cout << e1 << endl          // prints x+3*y
-         << e2 << endl          // prints (x+3*y)^3
-         << e3 << endl;         // prints 3*(x+3*y)^2*cos((x+3*y)^3)
-    // ...
-@}
-@end example
-
-Here, @code{e1} will actually be referenced three times while @code{e2}
-will be referenced two times.  When the power of an expression is built,
-that expression needs not be copied.  Likewise, since the derivative of a
-power of an expression can be easily expressed in terms of that expression,
-no copying of @code{e1} is involved when @code{e3} is constructed.  So,
-when @code{e3} is constructed it will print as
-@code{3*(x+3*y)^2*cos((x+3*y)^3)} but the argument of @code{cos()} only
-holds a reference to @code{e2} and the factor in front is just @code{3*e1^2}.
-
-As a user of GiNaC, you cannot see this mechanism of
-copy-on-write semantics.  When you insert an expression into a second
-expression, the result behaves exactly as if the contents of the first
-expression were inserted.  But it may be useful to remember that this
-is not what happens.  Knowing this will enable you to write much more
-efficient code.  If you still have an uncertain feeling with
-copy-on-write semantics, we recommend you have a look at the
-@uref{http://www.cerfnet.com/~mpcline/c++-faq-lite/, C++-FAQ lite} by
-Marshall Cline.  Chapter 16 covers this issue and presents an
-implementation which is pretty close to the one in GiNaC.
-
-So much for expressions.  But what exactly are these expressions
-handles of?  This will be answered in the following sections.
+The next sections will outline the general picture of GiNaC's class
+hierarchy and describe the classes of objects that are handled by
+@code{ex}.
 
 
 @node The Class Hierarchy, Symbols, Expressions, Basic Concepts
@@ -701,155 +678,111 @@ handles of?  This will be answered in the following sections.
 @section The Class Hierarchy
 
 GiNaC's class hierarchy consists of several classes representing
-mathematical objects, all of which (except for @code{ex}
-and some helpers) are internally derived from one abstract base class
-called @code{basic}.  You do not have to deal with objects
-of class @code{basic}, instead you'll be dealing with
-symbols and functions of symbols.  You'll soon learn in this chapter
+mathematical objects, all of which (except for @code{ex} and some
+helpers) are internally derived from one abstract base class called
+@code{basic}.  You do not have to deal with objects of class
+@code{basic}, instead you'll be dealing with symbols, numbers,
+containers of expressions and so on.  You'll soon learn in this chapter
 how many of the functions on symbols are really classes.  This is
 because simple symbolic arithmetic is not supported by languages like
 C++ so in a certain way GiNaC has to implement its own arithmetic.
 
-To give an idea about what kinds of symbolic composits may be
-built we have a look at the most important classes in the class
-hierarchy.  The dashed line symbolizes a "points to" or "handles"
-relationship while the solid lines stand for "inherits from"
-relationships.
+@cindex container
+@cindex atom
+To get an idea about what kinds of symbolic composits may be built we
+have a look at the most important classes in the class hierarchy.  The
+oval classes are atomic ones and the squared classes are containers.
+The dashed line symbolizes a `points to' or `handles' relationship while
+the solid lines stand for `inherits from' relationship in the class
+hierarchy:
 
-@subheading The GiNaC class hierarchy
 @image{classhierarchy}
 
 Some of the classes shown here (the ones sitting in white boxes) are
-abstract base classes that are of no interest at all for the user.
-They are used internally in order to avoid code duplication if
-two or more classes derived from them share certain features.  An
-example would be @code{expairseq}, which is a container
-for a sequence of pairs each consisting of one expression and a number
-(@code{numeric}).  What @emph{is} visible to the user are the derived
-classes @code{add} and @code{mul}, representing sums of terms and products,
-respectively.  We'll come back later to some more details about these
-two classes and motivate the use of pairs in sums and products here.
-
-@unnumberedsubsec Digression: Internal representation of products and sums
-
-Although it should be completely transparent for the user of
-GiNaC a short discussion of this topic helps to understand the sources
-and also explain performance to a large degree.  Consider the symbolic
-expression @math{2*d^3*(4*a+5*b-3)} which could naively be represented
-by a tree of linear containers for addition and multiplication, one
-container for exponentiation with base and exponent and some atomic
-leaves of symbols and numbers in this fashion:
-
-@subheading Naive internal representation-tree for @math{2*d^3*(4*a+5*b-3)}
-@image{repnaive}
-
-However, doing so results in a rather deeply nested tree which will
-quickly become inefficient to manipulate.  If we represent the sum
-instead as a sequence of terms, each having a purely numeric
-multiplicative coefficient and the multiplication as a sequence of
-terms, each having a numeric exponent, the tree becomes much more
-flat.
-
-@subheading Pair-wise internal representation-tree for @math{2*d^3*(4*a+5*b-3)}
-@image{reppair}
-
-The number @code{3} above the symbol @code{d} shows that @code{mul}
-objects are treated similarly where the coefficients are interpreted as
-@emph{exponents} now.  Addition of sums of terms or multiplication of
-products with numerical exponents can be coded to be very efficient with
-such a pair-representation.  Internally, this handling is done by many CAS in
-this way.  It typically speeds up manipulations by an order of
-magnitude.  The overall multiplicative factor @code{2} and
-the additive term @code{-3} look somewhat cumbersome in
-this representation, however, since they are still carrying a trivial
-exponent and multiplicative factor @code{1} respectively.
-Within GiNaC, this is avoided by adding a field that carries overall
-numeric coefficient.
-
-@subheading Realistic picture of GiNaC's representation-tree for @math{2*d^3*(4*a+5*b-3)}
-@image{repreal}
-
-This also allows for a better handling of numeric radicals, since
-@code{sqrt(2)} can now be carried along calculations.  Now it should be
-clear, why both classes @code{add} and @code{mul} are derived from the
-same abstract class: the data representation is the same, only the
-semantics differs.  In the class hierarchy, methods for polynomial
-expansion and such are reimplemented for @code{add} and @code{mul}, but
-the data structure is inherited from @code{expairseq}.
+abstract base classes that are of no interest at all for the user.  They
+are used internally in order to avoid code duplication if two or more
+classes derived from them share certain features.  An example would be
+@code{expairseq}, which is a container for a sequence of pairs each
+consisting of one expression and a number (@code{numeric}).  What
+@emph{is} visible to the user are the derived classes @code{add} and
+@code{mul}, representing sums of terms and products, respectively.
+@xref{Internal Structures}, where these two classes are described in
+more detail.
 
 
 @node Symbols, Numbers, The Class Hierarchy, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Symbols
-
-Symbols are for symbolic manipulation what atoms are for
-chemistry.  You can declare objects of class @code{symbol}
-as any other object simply by saying @code{symbol x,y;}.
-There is, however, a catch in here having to do with the fact that C++
-is a compiled language.  The information about the symbol's name is
-thrown away by the compiler but at a later stage you may want to print
-expressions holding your symbols.  In order to avoid confusion GiNaC's
-symbols are able to know their own name.  This is accomplished by
-declaring its name for output at construction time in the fashion
-@code{symbol x("x");}.  If you declare a symbol using the
-default constructor (i.e. without string argument) the system will
-deal out a unique name.  That name may not be suitable for printing
-but for internal routines when no output is desired it is often
-enough.  We'll come across examples of such symbols later in this
-tutorial.
-
-This implies that the strings passed to symbols at construction
-time may not be used for comparing two of them.  It is perfectly
-legitimate to write @code{symbol x("x"),y("x");} but it is
-likely to lead into trouble.  Here, @code{x} and
-@code{y} are different symbols and statements like
-@code{x-y} will not be simplified to zero although the
-output @code{x-x} looks funny.  Such output may also occur
-when there are two different symbols in two scopes, for instance when
-you call a function that declares a symbol with a name already
-existent in a symbol in the calling function.  Again, comparing them
-(using @code{operator==} for instance) will always reveal
-their difference.  Watch out, please.
-
-Although symbols can be assigned expressions for internal
-reasons, you should not do it (and we are not going to tell you how it
-is done).  If you want to replace a symbol with something else in an
-expression, you can use the expression's @code{.subs()}
-method.
+@cindex Symbols (class @code{symbol})
+@cindex hierarchy of classes
+
+@cindex atom
+Symbols are for symbolic manipulation what atoms are for chemistry.  You
+can declare objects of class @code{symbol} as any other object simply by
+saying @code{symbol x,y;}.  There is, however, a catch in here having to
+do with the fact that C++ is a compiled language.  The information about
+the symbol's name is thrown away by the compiler but at a later stage
+you may want to print expressions holding your symbols.  In order to
+avoid confusion GiNaC's symbols are able to know their own name.  This
+is accomplished by declaring its name for output at construction time in
+the fashion @code{symbol x("x");}.  If you declare a symbol using the
+default constructor (i.e. without string argument) the system will deal
+out a unique name.  That name may not be suitable for printing but for
+internal routines when no output is desired it is often enough.  We'll
+come across examples of such symbols later in this tutorial.
+
+This implies that the strings passed to symbols at construction time may
+not be used for comparing two of them.  It is perfectly legitimate to
+write @code{symbol x("x"),y("x");} but it is likely to lead into
+trouble.  Here, @code{x} and @code{y} are different symbols and
+statements like @code{x-y} will not be simplified to zero although the
+output @code{x-x} looks funny.  Such output may also occur when there
+are two different symbols in two scopes, for instance when you call a
+function that declares a symbol with a name already existent in a symbol
+in the calling function.  Again, comparing them (using @code{operator==}
+for instance) will always reveal their difference.  Watch out, please.
+
+@cindex @code{subs()}
+Although symbols can be assigned expressions for internal reasons, you
+should not do it (and we are not going to tell you how it is done).  If
+you want to replace a symbol with something else in an expression, you
+can use the expression's @code{.subs()} method.
 
 
 @node Numbers, Constants, Symbols, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Numbers
+@cindex numbers (class @code{numeric})
 
+@cindex GMP
+@cindex CLN
+@cindex rational
+@cindex fraction
 For storing numerical things, GiNaC uses Bruno Haible's library
-@acronym{CLN}.  The classes therein serve as foundation
-classes for GiNaC.  @acronym{CLN} stands for Class Library
-for Numbers or alternatively for Common Lisp Numbers.  In order to
-find out more about @acronym{CLN}'s internals the reader is
-refered to the documentation of that library.  @inforef{Introduction, , cln},
-for more information. Suffice to say that it
-is by itself build on top of another library, the GNU Multiple
-Precision library @acronym{GMP}, which is an extremely fast
-library for arbitrary long integers and rationals as well as arbitrary
-precision floating point numbers.  It is very commonly used by several
-popular cryptographic applications.  @acronym{CLN} extends
-@acronym{GMP} by several useful things: First, it introduces
-the complex number field over either reals (i.e. floating point
-numbers with arbitrary precision) or rationals.  Second, it
-automatically converts rationals to integers if the denominator is
-unity and complex numbers to real numbers if the imaginary part
-vanishes and also correctly treats algebraic functions.  Third it
-provides good implementations of state-of-the-art algorithms for all
-trigonometric and hyperbolic functions as well as for calculation of
-some useful constants.
-
-The user can construct an object of class @code{numeric} in several ways.
-The following example shows the four most important constructors: construction
-from C-integer, construction of fractions from two integers, construction
-from C-float and construction from a string.
-
-@subheading Construction of numbers
+@acronym{CLN}.  The classes therein serve as foundation classes for
+GiNaC.  @acronym{CLN} stands for Class Library for Numbers or
+alternatively for Common Lisp Numbers.  In order to find out more about
+@acronym{CLN}'s internals the reader is refered to the documentation of
+that library.  @inforef{Introduction, , cln}, for more
+information. Suffice to say that it is by itself build on top of another
+library, the GNU Multiple Precision library @acronym{GMP}, which is an
+extremely fast library for arbitrary long integers and rationals as well
+as arbitrary precision floating point numbers.  It is very commonly used
+by several popular cryptographic applications.  @acronym{CLN} extends
+@acronym{GMP} by several useful things: First, it introduces the complex
+number field over either reals (i.e. floating point numbers with
+arbitrary precision) or rationals.  Second, it automatically converts
+rationals to integers if the denominator is unity and complex numbers to
+real numbers if the imaginary part vanishes and also correctly treats
+algebraic functions.  Third it provides good implementations of
+state-of-the-art algorithms for all trigonometric and hyperbolic
+functions as well as for calculation of some useful constants.
+
+The user can construct an object of class @code{numeric} in several
+ways.  The following example shows the four most important constructors.
+It uses construction from C-integer, construction of fractions from two
+integers, construction from C-float and construction from a string:
+
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -870,31 +803,35 @@ Note that all those constructors are @emph{explicit} which means you are
 not allowed to write @code{numeric two=2;}.  This is because the basic
 objects to be handled by GiNaC are the expressions @code{ex} and we want
 to keep things simple and wish objects like @code{pow(x,2)} to be
-handled the same way as @code{pow(x,a)}, which means that we need to allow
-a general @code{ex} as base and exponent.  Therefore there is an implicit
-constructor from C-integers directly to expressions handling numerics at
-work in most of our examples.  This design really becomes convenient when
-one declares own functions having more than one parameter but it forbids
-using implicit constructors because that would lead to ambiguities. 
+handled the same way as @code{pow(x,a)}, which means that we need to
+allow a general @code{ex} as base and exponent.  Therefore there is an
+implicit constructor from C-integers directly to expressions handling
+numerics at work in most of our examples.  This design really becomes
+convenient when one declares own functions having more than one
+parameter but it forbids using implicit constructors because that would
+lead to compile-time ambiguities.
 
 It may be tempting to construct numbers writing @code{numeric r(3/2)}.
 This would, however, call C's built-in operator @code{/} for integers
-first and result in a numeric holding a plain integer 1.  @strong{Never use
-@code{/} on integers!} Use the constructor from two integers instead, as
-shown in the example above.  Writing @code{numeric(1)/2} may look funny but
-works also. 
-
-We have seen now the distinction between exact numbers and
-floating point numbers.  Clearly, the user should never have to worry
-about dynamically created exact numbers, since their "exactness"
-always determines how they ought to be handled.  The situation is
-different for floating point numbers.  Their accuracy is handled by
-one @emph{global} variable, called @code{Digits}.  (For those readers
-who know about Maple: it behaves very much like Maple's @code{Digits}).
-All objects of class numeric that are constructed from then on will be
-stored with a precision matching that number of decimal digits:
-
-@subheading Controlling the precision of floating point numbers
+first and result in a numeric holding a plain integer 1.  @strong{Never
+use the operator @code{/} on integers} unless you know exactly what you
+are doing!  Use the constructor from two integers instead, as shown in
+the example above.  Writing @code{numeric(1)/2} may look funny but works
+also.
+
+@cindex @code{Digits}
+@cindex accuracy
+We have seen now the distinction between exact numbers and floating
+point numbers.  Clearly, the user should never have to worry about
+dynamically created exact numbers, since their `exactness' always
+determines how they ought to be handled, i.e. how `long' they are.  The
+situation is different for floating point numbers.  Their accuracy is
+controlled by one @emph{global} variable, called @code{Digits}.  (For
+those readers who know about Maple: it behaves very much like Maple's
+@code{Digits}).  All objects of class numeric that are constructed from
+then on will be stored with a precision matching that number of decimal
+digits:
+
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -935,17 +872,16 @@ one deals with most of the time are the polymorphic expressions @code{ex}.
 
 @subsection Tests on numbers
 
-Once you have declared some numbers, assigned them to
-expressions and done some arithmetic with them it is frequently
-desired to retrieve some kind of information from them like asking
-whether that number is integer, rational, real or complex.  For those
-cases GiNaC provides several useful methods.  (Internally, they fall
-back to invocations of certain CLN functions.)
+Once you have declared some numbers, assigned them to expressions and
+done some arithmetic with them it is frequently desired to retrieve some
+kind of information from them like asking whether that number is
+integer, rational, real or complex.  For those cases GiNaC provides
+several useful methods.  (Internally, they fall back to invocations of
+certain CLN functions.)
 
-As an example, let's construct some rational number, multiply it
-with some multiple of its denominator and check what comes out:
+As an example, let's construct some rational number, multiply it with
+some multiple of its denominator and test what comes out:
 
-@subheading Sample test on objects of type numeric
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -953,7 +889,7 @@ using namespace GiNaC;
 // some very important constants:
 const numeric twentyone(21);
 const numeric ten(10);
-const numeric fife(5);
+const numeric five(5);
 
 int main()
 @{
@@ -967,59 +903,67 @@ int main()
 @}
 @end example
 
-Note that the variable @code{answer} is constructed here
-as an integer by @code{numeric}'s copy constructor but in
-an intermediate step it holds a rational number represented as integer
-numerator and integer denominator.  When multiplied by 10, the
-denominator becomes unity and the result is automatically converted to
-a pure integer again.  Internally, the underlying
-@acronym{CLN} is responsible for this behaviour and we refer
-the reader to @acronym{CLN}'s documentation.  Suffice to say
-that the same behaviour applies to complex numbers as well as return
-values of certain functions.  Complex numbers are automatically
-converted to real numbers if the imaginary part becomes zero.  The
-full set of tests that can be applied is listed in the following
-table.
+Note that the variable @code{answer} is constructed here as an integer
+by @code{numeric}'s copy constructor but in an intermediate step it
+holds a rational number represented as integer numerator and integer
+denominator.  When multiplied by 10, the denominator becomes unity and
+the result is automatically converted to a pure integer again.
+Internally, the underlying @acronym{CLN} is responsible for this
+behaviour and we refer the reader to @acronym{CLN}'s documentation.
+Suffice to say that the same behaviour applies to complex numbers as
+well as return values of certain functions.  Complex numbers are
+automatically converted to real numbers if the imaginary part becomes
+zero.  The full set of tests that can be applied is listed in the
+following table.
 
 @cartouche
-@multitable @columnfractions .33 .66
-@item Method @tab Returns true if@dots{}
+@multitable @columnfractions .30 .70
+@item @strong{Method} @tab @strong{Returns true if the object is@dots{}}
 @item @code{.is_zero()}
-@tab object is equal to zero
+@tab @dots{}equal to zero
 @item @code{.is_positive()}
-@tab object is not complex and greater than 0
+@tab @dots{}not complex and greater than 0
 @item @code{.is_integer()}
-@tab object is a (non-complex) integer
+@tab @dots{}a (non-complex) integer
 @item @code{.is_pos_integer()}
-@tab object is an integer and greater than 0
+@tab @dots{}an integer and greater than 0
 @item @code{.is_nonneg_integer()}
-@tab object is an integer and greater equal 0
+@tab @dots{}an integer and greater equal 0
 @item @code{.is_even()}
-@tab object is an even integer
+@tab @dots{}an even integer
 @item @code{.is_odd()}
-@tab object is an odd integer
+@tab @dots{}an odd integer
 @item @code{.is_prime()}
-@tab object is a prime integer (probabilistic primality test)
+@tab @dots{}a prime integer (probabilistic primality test)
 @item @code{.is_rational()}
-@tab object is an exact rational number (integers are rational, too, as are complex extensions like @math{2/3+7/2*I})
+@tab @dots{}an exact rational number (integers are rational, too)
 @item @code{.is_real()}
-@tab object is a real integer, rational or float (i.e. is not complex)
+@tab @dots{}a real integer, rational or float (i.e. is not complex)
+@item @code{.is_cinteger()}
+@tab @dots{}a (complex) integer, such as @math{2-3*I}
+@item @code{.is_crational()}
+@tab @dots{}an exact (complex) rational number (such as @math{2/3+7/2*I})
 @end multitable
 @end cartouche
 
 
-@node Constants, Fundamental operations, Numbers, Basic Concepts
+@node Constants, Fundamental containers, Numbers, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Constants
+@cindex constants (class @code{constant})
 
-Constants behave pretty much like symbols except that that they return
-some specific number when the method @code{.evalf()} is called.
+@cindex @code{Pi}
+@cindex @code{Catalan}
+@cindex @code{EulerGamma}
+@cindex @code{evalf()}
+Constants behave pretty much like symbols except that they return some
+specific number when the method @code{.evalf()} is called.
 
 The predefined known constants are:
 
 @cartouche
-@multitable @columnfractions .14 .29 .57
-@item Name @tab Common Name @tab Numerical Value (35 digits)
+@multitable @columnfractions .14 .30 .56
+@item @strong{Name} @tab @strong{Common Name} @tab @strong{Numerical Value (to 35 digits)}
 @item @code{Pi}
 @tab Archimedes' constant
 @tab 3.14159265358979323846264338327950288
@@ -1033,19 +977,23 @@ The predefined known constants are:
 @end cartouche
 
 
-@node Fundamental operations, Built-in functions, Constants, Basic Concepts
+@node Fundamental containers, Built-in functions, Constants, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
-@section Fundamental operations: the @code{power}, @code{add} and @code{mul} classes
+@section Fundamental containers: the @code{power}, @code{add} and @code{mul} classes
+@cindex polynomial
+@cindex @code{add}
+@cindex @code{mul}
+@cindex @code{power}
+
+Simple polynomial expressions are written down in GiNaC pretty much like
+in other CAS or like expressions involving numerical variables in C.
+The necessary operators @code{+}, @code{-}, @code{*} and @code{/} have
+been overloaded to achieve this goal.  When you run the following
+program, the constructor for an object of type @code{mul} is
+automatically called to hold the product of @code{a} and @code{b} and
+then the constructor for an object of type @code{add} is called to hold
+the sum of that @code{mul} object and the number one:
 
-Simple polynomial expressions are written down in GiNaC pretty
-much like in other CAS.  The necessary operators @code{+}, @code{-},
-@code{*} and @code{/} have been overloaded to achieve this goal.
-When you run the following program, the constructor for an object of
-type @code{mul} is automatically called to hold the product of @code{a}
-and @code{b} and then the constructor for an object of type @code{add}
-is called to hold the sum of that @code{mul} object and the number one:
-
-@subheading Construction of @code{add} and @code{mul} objects
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1058,6 +1006,7 @@ int main()
 @}
 @end example
 
+@cindex @code{pow()}
 For exponentiation, you have already seen the somewhat clumsy (though C-ish)
 statement @code{pow(x,2);} to represent @code{x} squared.  This direct
 construction is necessary since we cannot safely overload the constructor
@@ -1079,50 +1028,56 @@ for exclusive or.  (It would be embarassing to return @code{1} where one
 has requested @code{2^3}.)
 @end itemize
 
+@cindex @command{ginsh}
 All effects are contrary to mathematical notation and differ from the
-way most other CAS handle exponentiation, therefore overloading
-@code{^} is ruled out for GiNaC's C++ part.  The situation
-is different in @command{ginsh}, there the exponentiation-@code{^}
-exists.  (Also note, that the other frequently used exponentiation operator
-@code{**} does not exist at all in C++).
-
-To be somewhat more precise, objects of the three classes
-described here, are all containers for other expressions.  An object
-of class @code{power} is best viewed as a container with
-two slots, one for the basis, one for the exponent.  All valid GiNaC
-expressions can be inserted.  However, basic transformations like
-simplifying @code{pow(pow(x,2),3)} to @code{x^6} automatically are only
-performed when this is mathematically possible.  If we replace the
-outer exponent three in the example by some symbols @code{a}, the
-simplification is not safe and will not be performed, since @code{a}
-might be @code{1/2} and @code{x} negative.
-
-Objects of type @code{add} and @code{mul} are containers with an arbitrary
-number of slots for expressions to be inserted.  Again, simple and safe
-simplifications are carried out like transforming @code{3*x+4-x} to
-@code{2*x+4}.
+way most other CAS handle exponentiation, therefore overloading @code{^}
+is ruled out for GiNaC's C++ part.  The situation is different in
+@command{ginsh}, there the exponentiation-@code{^} exists.  (Also note
+that the other frequently used exponentiation operator @code{**} does
+not exist at all in C++).
+
+To be somewhat more precise, objects of the three classes described
+here, are all containers for other expressions.  An object of class
+@code{power} is best viewed as a container with two slots, one for the
+basis, one for the exponent.  All valid GiNaC expressions can be
+inserted.  However, basic transformations like simplifying
+@code{pow(pow(x,2),3)} to @code{x^6} automatically are only performed
+when this is mathematically possible.  If we replace the outer exponent
+three in the example by some symbols @code{a}, the simplification is not
+safe and will not be performed, since @code{a} might be @code{1/2} and
+@code{x} negative.
+
+Objects of type @code{add} and @code{mul} are containers with an
+arbitrary number of slots for expressions to be inserted.  Again, simple
+and safe simplifications are carried out like transforming
+@code{3*x+4-x} to @code{2*x+4}.
 
 The general rule is that when you construct such objects, GiNaC
 automatically creates them in canonical form, which might differ from
-the form you typed in your program.  This allows for rapid comparison
-of expressions, since after all @code{a-a} is simply zero.
-Note, that the canonical form is not necessarily lexicographical
-ordering or in any way easily guessable.  It is only guaranteed that
-constructing the same expression twice, either implicitly or
-explicitly, results in the same canonical form.
+the form you typed in your program.  This allows for rapid comparison of
+expressions, since after all @code{a-a} is simply zero.  Note, that the
+canonical form is not necessarily lexicographical ordering or in any way
+easily guessable.  It is only guaranteed that constructing the same
+expression twice, either implicitly or explicitly, results in the same
+canonical form.
 
 
-@node Built-in functions, Important Algorithms, Fundamental operations, Basic Concepts
+@node Built-in functions, Relations, Fundamental containers, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Built-in functions
-
-There are quite a number of useful functions built into GiNaC.
-They are all objects of class @code{function}.  They
-accept one or more expressions as arguments and return one expression.
-If the arguments are not numerical, the evaluation of the functions
-may be halted, as it does in the next example:
-
-@subheading Evaluation of built-in functions
+@cindex functions (class @code{function})
+@cindex trigonometric function
+@cindex hyperbolic function
+
+There are quite a number of useful functions hard-wired into GiNaC.  For
+instance, all trigonometric and hyperbolic functions are implemented.
+They are all objects of class @code{function}.  They accept one or more
+expressions as arguments and return one expression.  If the arguments
+are not numerical, the evaluation of the function may be halted, as it
+does in the next example:
+
+@cindex Gamma function
+@cindex @code{subs()}
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1141,7 +1096,7 @@ int main()
 @}
 @end example
 
-This program will type out two times a function and then an
+This program shows how the function returns itself twice and finally an
 expression that may be really useful:
 
 @example
@@ -1150,22 +1105,47 @@ gamma(x+1/2) -> gamma(x+1/2)
 gamma(15/2) -> (135135/128)*Pi^(1/2)
 @end example
 
-Most of these functions can be differentiated, series expanded so on.
-Read the next chapter in order to learn more about this..
+@cindex branch cut
+For functions that have a branch cut in the complex plane GiNaC follows
+the conventions for C++ as defined in the ANSI standard.  In particular:
+the natural logarithm (@code{log}) and the square root (@code{sqrt})
+both have their branch cuts running along the negative real axis where
+the points on the axis itself belong to the upper part.
+
+Besides evaluation most of these functions allow differentiation, series
+expansion and so on.  Read the next chapter in order to learn more about
+this.
+
 
+@node Relations, Important Algorithms, Built-in functions, Basic Concepts
+@c    node-name, next, previous, up
+@section Relations
+@cindex relations (class @code{relational})
+
+Sometimes, a relation holding between two expressions must be stored
+somehow.  The class @code{relational} is a convenient container for such
+purposes.  A relation is by definition a container for two @code{ex} and
+a relation between them that signals equality, inequality and so on.
+They are created by simply using the C++ operators @code{==}, @code{!=},
+@code{<}, @code{<=}, @code{>} and @code{>=} between two expressions.
+
+@xref{Built-in functions}, for examples where various applications of
+the @code{.subs()} method show how objects of class relational are used
+as arguments.  There they provide an intuitive syntax for substitutions.
 
-@node Important Algorithms, Polynomial Expansion, Built-in functions, Top
+
+@node Important Algorithms, Polynomial Expansion, Relations, Top
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Important Algorithms
+@cindex polynomial
 
-In this chapter the most important algorithms provided by GiNaC
-will be described.  Some of them are implemented as functions on
-expressions, others are implemented as methods provided by expression
-objects.  If they are methods, there exists a wrapper function around
-it, so you can alternatively call it in a functional way as shown in
-the simple example:
+In this chapter the most important algorithms provided by GiNaC will be
+described.  Some of them are implemented as functions on expressions,
+others are implemented as methods provided by expression objects.  If
+they are methods, there exists a wrapper function around it, so you can
+alternatively call it in a functional way as shown in the simple
+example:
 
-@subheading Methods vs. wrapper functions
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1180,26 +1160,25 @@ int main()
 @}
 @end example
 
-The general rule is that wherever methods accept one or more
-parameters (@var{arg1}, @var{arg2}, @dots{}) the order of arguments
-the function wrapper accepts is the same but preceded by the object
-to act on (@var{object}, @var{arg1}, @var{arg2}, @dots{}).  This
-approach is the most natural one in an OO model but it may lead to
-confusion for MapleV users because where they would type
-@code{A:=x+1; subs(x=2,A);} GiNaC would require
-@code{A=x+1; subs(A,x==2);} (after proper declaration of @code{A}
-and @code{x}).  On the other hand, since MapleV returns 3 on
-@code{A:=x^2+3; coeff(A,x,0);} (GiNaC:
-@code{A=pow(x,2)+3; coeff(A,x,0);}) it is clear that
-MapleV is not trying to be consistent here.  Also, users of MuPAD will
-in most cases feel more comfortable with GiNaC's convention.  All
-function wrappers are always implemented as simple inline functions
-which just call the corresponding method and are only provided for
-users uncomfortable with OO who are dead set to avoid method
-invocations.  Generally, a chain of function wrappers is much harder
-to read than a chain of methods and should therefore be avoided if
-possible.  On the other hand, not everything in GiNaC is a method on
-class @code{ex} and sometimes calling a function cannot be
+@cindex @code{subs()}
+The general rule is that wherever methods accept one or more parameters
+(@var{arg1}, @var{arg2}, @dots{}) the order of arguments the function
+wrapper accepts is the same but preceded by the object to act on
+(@var{object}, @var{arg1}, @var{arg2}, @dots{}).  This approach is the
+most natural one in an OO model but it may lead to confusion for MapleV
+users because where they would type @code{A:=x+1; subs(x=2,A);} GiNaC
+would require @code{A=x+1; subs(A,x==2);} (after proper declaration of
+@code{A} and @code{x}).  On the other hand, since MapleV returns 3 on
+@code{A:=x^2+3; coeff(A,x,0);} (GiNaC: @code{A=pow(x,2)+3;
+coeff(A,x,0);}) it is clear that MapleV is not trying to be consistent
+here.  Also, users of MuPAD will in most cases feel more comfortable
+with GiNaC's convention.  All function wrappers are always implemented
+as simple inline functions which just call the corresponding method and
+are only provided for users uncomfortable with OO who are dead set to
+avoid method invocations.  Generally, nested function wrappers are much
+harder to read than a sequence of methods and should therefore be
+avoided if possible.  On the other hand, not everything in GiNaC is a
+method on class @code{ex} and sometimes calling a function cannot be
 avoided.
 
 @menu
@@ -1214,55 +1193,58 @@ avoided.
 @node Polynomial Expansion, Collecting expressions, Important Algorithms, Important Algorithms
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Polynomial Expansion
+@cindex @code{expand()}
 
 A polynomial in one or more variables has many equivalent
 representations.  Some useful ones serve a specific purpose.  Consider
-for example the trivariate polynomial @math{4*x*y + x*z + 20*y^2 + 21*y*z + 4*z^2}.
-It is equivalent to the factorized polynomial @math{(x + 5*y + 4*z)*(4*y + z)}.
-Other representations are the recursive ones where one collects for
-exponents in one of the three variable.  Since the factors are
-themselves polynomials in the remaining two variables the procedure
-can be repeated.  In our expample, two possibilies would be
-@math{(4*y + z)*x + 20*y^2 + 21*y*z + 4*z^2} and
-@math{20*y^2 + (21*z + 4*x)*y + 4*z^2 + x*z}.
-
-To bring an expression into expanded form, its method
-@code{.expand()} may be called.  In our example above,
-this corresponds to @math{4*x*y + x*z + 20*y^2 + 21*y*z + 4*z^2}.
-Again, since the canonical form in GiNaC is not easily guessable you
-should be prepared to see different orderings of terms in such sums!
+for example the trivariate polynomial @math{4*x*y + x*z + 20*y^2 +
+21*y*z + 4*z^2} (written down here in output-style).  It is equivalent
+to the factorized polynomial @math{(x + 5*y + 4*z)*(4*y + z)}.  Other
+representations are the recursive ones where one collects for exponents
+in one of the three variable.  Since the factors are themselves
+polynomials in the remaining two variables the procedure can be
+repeated.  In our expample, two possibilities would be @math{(4*y + z)*x
++ 20*y^2 + 21*y*z + 4*z^2} and @math{20*y^2 + (21*z + 4*x)*y + 4*z^2 +
+x*z}.
+
+To bring an expression into expanded form, its method @code{.expand()}
+may be called.  In our example above, this corresponds to @math{4*x*y +
+x*z + 20*y^2 + 21*y*z + 4*z^2}.  Again, since the canonical form in
+GiNaC is not easily guessable you should be prepared to see different
+orderings of terms in such sums!
 
 
 @node Collecting expressions, Polynomial Arithmetic, Polynomial Expansion, Important Algorithms
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Collecting expressions
+@cindex @code{collect()}
+@cindex @code{coeff()}
 
-Another useful representation of multivariate polynomials is as
-univariate polynomial in one of the variables with the coefficients
+Another useful representation of multivariate polynomials is as a
+univariate polynomial in one of the variables with the coefficients
 being polynomials in the remaining variables.  The method
-@code{collect()} accomplishes this task:
+@code{collect()} accomplishes this task.  Here is its declaration:
 
 @example
-#include <ginac/ginac.h>
 ex ex::collect(symbol const & s);
 @end example
 
-Note that the original polynomial needs to be in expanded form in
-order to be able to find the coefficients properly.  The range of
-occuring coefficients can be checked using the two methods
+Note that the original polynomial needs to be in expanded form in order
+to be able to find the coefficients properly.  The range of occuring
+coefficients can be checked using the two methods
 
+@cindex @code{degree()}
+@cindex @code{ldegree()}
 @example
-#include <ginac/ginac.h>
 int ex::degree(symbol const & s);
 int ex::ldegree(symbol const & s);
 @end example
 
 where @code{degree()} returns the highest coefficient and
-@code{ldegree()} the lowest one.  These two methods work
-also reliably on non-expanded input polynomials.  This is illustrated
-in the following example: 
+@code{ldegree()} the lowest one.  (These two methods work also reliably
+on non-expanded input polynomials).  An application is illustrated in
+the next example, where a multivariate polynomial is analyzed:
 
-@subheading Collecting expressions in multivariate polynomials
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1294,9 +1276,9 @@ The x^3-coefficient is 4*y
 As polynomial in y: -x^2+(5*x+1)*y^2+(-2*x+4*x^3+11)*y
 @end example
 
-As always, the exact output may vary between different versions of
-GiNaC or even from run to run since the internal canonical ordering is
-not within the user's sphere of influence.
+As always, the exact output may vary between different versions of GiNaC
+or even from run to run since the internal canonical ordering is not
+within the user's sphere of influence.
 
 
 @node Polynomial Arithmetic, Symbolic Differentiation, Collecting expressions, Important Algorithms
@@ -1304,24 +1286,23 @@ not within the user's sphere of influence.
 @section Polynomial Arithmetic
 
 @subsection GCD and LCM
+@cindex GCD
+@cindex LCM
 
 The functions for polynomial greatest common divisor and least common
 multiple have the synopsis:
 
 @example
-#include <ginac/normal.h>
 ex gcd(const ex & a, const ex & b);
 ex lcm(const ex & a, const ex & b);
 @end example
 
 The functions @code{gcd()} and @code{lcm()} accept two expressions
-@code{a} and @code{b} as arguments and return
-a new expression, their greatest common divisor or least common
-multiple, respectively.  If the polynomials @code{a} and
-@code{b} are coprime @code{gcd(a,b)} returns 1 and @code{lcm(a,b)}
-returns the product of @code{a} and @code{b}.
+@code{a} and @code{b} as arguments and return a new expression, their
+greatest common divisor or least common multiple, respectively.  If the
+polynomials @code{a} and @code{b} are coprime @code{gcd(a,b)} returns 1
+and @code{lcm(a,b)} returns the product of @code{a} and @code{b}.
 
-@subheading Polynomal GCD/LCM
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1341,20 +1322,21 @@ int main()
 @end example
 
 @subsection The @code{normal} method
+@cindex @code{normal()}
+@cindex temporary replacement
 
 While in common symbolic code @code{gcd()} and @code{lcm()} are not too
-heavily used, simplification occurs frequently.  Therefore @code{.normal()},
-which provides some basic form of simplification, has become a method of
-class @code{ex}, just like @code{.expand()}.
-It converts a rational function into an equivalent rational function
-where numererator and denominator are coprime.  This means, it finds
-the GCD of numerator and denominator and cancels it.  If it encounters
-some object which does not belong to the domain of rationals (a
-function for instance), that object is replaced by a temporary symbol.
-This means that both expressions @code{t1} and
-@code{t2} are indeed simplified in this little program:
-
-@subheading Cancellation of polynomial GCD (with obstacles)
+heavily used, simplification is called for frequently.  Therefore
+@code{.normal()}, which provides some basic form of simplification, has
+become a method of class @code{ex}, just like @code{.expand()}.  It
+converts a rational function into an equivalent rational function where
+numerator and denominator are coprime.  This means, it finds the GCD of
+numerator and denominator and cancels it.  If it encounters some object
+which does not belong to the domain of rationals (a function for
+instance), that object is replaced by a temporary symbol.  This means
+that both expressions @code{t1} and @code{t2} are indeed simplified in
+this little program:
+
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1371,19 +1353,22 @@ int main()
 @end example
 
 Of course this works for multivariate polynomials too, so the ratio of
-the sample-polynomials from the section about GCD and LCM above would
-be normalized to @code{P_a/P_b} = @code{(4*y+z)/(y+3*z)}.
+the sample-polynomials from the section about GCD and LCM above would be
+normalized to @code{P_a/P_b} = @code{(4*y+z)/(y+3*z)}.
 
 
 @node Symbolic Differentiation, Series Expansion, Polynomial Arithmetic, Important Algorithms
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Symbolic Differentiation
+@cindex differentiation
+@cindex @code{diff()}
+@cindex chain rule
+@cindex product rule
 
 GiNaC's objects know how to differentiate themselves.  Thus, a
-polynomial (class @code{add}) knows that its derivative is
-the sum of the derivatives of all the monomials:
+polynomial (class @code{add}) knows that its derivative is the sum of
+the derivatives of all the monomials:
 
-@subheading Simple polynomial differentiation
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1403,20 +1388,19 @@ int main()
 If a second integer parameter @var{n} is given, the @code{diff} method
 returns the @var{n}th derivative.
 
-If @emph{every} object and every function is told
-what its derivative is, all derivatives of composed objects can be
-calculated using the chain rule and the product rule.  Consider, for
-instance the expression @code{1/cosh(x)}.  Since the
-derivative of @code{cosh(x)} is @code{sinh(x)}
-and the derivative of @code{pow(x,-1)} is
-@code{-pow(x,-2)}, GiNaC can readily compute the
-composition.  It turns out that the composition is the generating
-function for Euler Numbers, i.e. the so called
-@var{n}th Euler number is the coefficient of @code{x^n/n!} in
-the expansion of @code{1/cosh(x)}.  We may use this identity to code a
-function that generates Euler numbers in just three lines:
-
-@subheading Differentiation with nontrivial functions: Euler numbers
+If @emph{every} object and every function is told what its derivative
+is, all derivatives of composed objects can be calculated using the
+chain rule and the product rule.  Consider, for instance the expression
+@code{1/cosh(x)}.  Since the derivative of @code{cosh(x)} is
+@code{sinh(x)} and the derivative of @code{pow(x,-1)} is
+@code{-pow(x,-2)}, GiNaC can readily compute the composition.  It turns
+out that the composition is the generating function for Euler Numbers,
+i.e. the so called @var{n}th Euler number is the coefficient of
+@code{x^n/n!} in the expansion of @code{1/cosh(x)}.  We may use this
+identity to code a function that generates Euler numbers in just three
+lines:
+
+@cindex Euler numbers
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1444,47 +1428,66 @@ When you run it, it produces the sequence @code{1}, @code{-1}, @code{5},
 @node Series Expansion, Extending GiNaC, Symbolic Differentiation, Important Algorithms
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Series Expansion
+@cindex series expansion
+@cindex Taylor expansion
+@cindex Laurent expansion
+
+Expressions know how to expand themselves as a Taylor series or (more
+generally) a Laurent series.  As in most conventional Computer Algebra
+Systems, no distinction is made between those two.  There is a class of
+its own for storing such series as well as a class for storing the order
+of the series.  As a consequence, if you want to work with series,
+i.e. multiply two series, you need to call the method @code{ex::series}
+again to convert it to a series object with the usual structure
+(expansion plus order term).  A sample application from special
+relativity could read:
 
-Expressions know how to expand themselves as a Taylor series or
-(more generally) a Laurent series.  As in most conventional Computer
-Algebra Systems no distinction is made between those two.  There is a
-class of its own for storing such series as well as a class for
-storing the order of the series.  A sample program could read:
-
-@subheading Series expansion
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
 
 int main()
 @{
-    symbol x("x");
-    numeric point(0);
-    ex MyExpr1 = sin(x);
-    ex MyExpr2 = 1/(x - pow(x, 2) - pow(x, 3));
-    ex MyTailor, MySeries;
+    symbol v("v"), c("c");
+    
+    ex gamma = 1/sqrt(1 - pow(v/c,2));
+    ex mass_nonrel = gamma.series(v, 0, 10);
+    
+    cout << "the relativistic mass increase with v is " << endl
+         << mass_nonrel << endl;
+    
+    cout << "the inverse square of this series is " << endl
+         << pow(mass_nonrel,-2).series(v, 0, 10) << endl;
     
-    MyTailor = MyExpr1.series(x, point, 5);
-    cout << MyExpr1 << " == " << MyTailor
-         << " for small " << x << endl;
-    MySeries = MyExpr2.series(x, point, 7);
-    cout << MyExpr2 << " == " << MySeries
-         << " for small " << x << endl;
     // ...
 @}
 @end example
 
-As an instructive application, let us calculate the numerical
-value of Archimedes' constant (for which there already exists the
-built-in constant @code{Pi}) using M@'echain's
-mysterious formula @code{Pi==16*atan(1/5)-4*atan(1/239)}.
-We may expand the arcus tangent around @code{0} and insert
-the fractions @code{1/5} and @code{1/239}.
-But, as we have seen, a series in GiNaC carries an order term with it.
-The function @code{series_to_poly()} may be used to strip 
-this off:
-
-@subheading Series expansion using M@'echain's formula for @code{Pi}
+Only calling the series method makes the last output simplify to
+@math{1-v^2/c^2+O(v^10)}, without that call we would just have a long
+series raised to the power @math{-2}.
+
+@cindex M@'echain's formula
+As another instructive application, let us calculate the numerical 
+value of Archimedes' constant
+@tex
+$\pi$
+@end tex
+(for which there already exists the built-in constant @code{Pi}) 
+using M@'echain's amazing formula
+@tex
+$\pi=16$~atan~$\!\left(1 \over 5 \right)-4$~atan~$\!\left(1 \over 239 \right)$.
+@end tex
+@ifnottex
+@math{Pi==16*atan(1/5)-4*atan(1/239)}.
+@end ifnottex
+We may expand the arcus tangent around @code{0} and insert the fractions
+@code{1/5} and @code{1/239}.  But, as we have seen, a series in GiNaC
+carries an order term with it and the question arises what the system is
+supposed to do when the fractions are plugged into that order term.  The
+solution is to use the function @code{series_to_poly()} to simply strip
+the order term off:
+
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
 using namespace GiNaC;
@@ -1530,11 +1533,12 @@ When you run this program, it will type out:
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Extending GiNaC
 
-By reading so far you should have gotten a fairly good
-understanding of GiNaC's design-patterns.  From here on you should
-start reading the sources.  All we can do now is issue some
-recommendations how to tackle GiNaC's many loose ends in order to
-fulfill everybody's dreams.
+By reading so far you should have gotten a fairly good understanding of
+GiNaC's design-patterns.  From here on you should start reading the
+sources.  All we can do now is issue some recommendations how to tackle
+GiNaC's many loose ends in order to fulfill everybody's dreams.  If you
+develop some useful extension please don't hesitate to contact the GiNaC
+authors---they will happily incorporate them into future versions.
 
 @menu
 * What does not belong into GiNaC::  What to avoid.
@@ -1546,59 +1550,60 @@ fulfill everybody's dreams.
 @c    node-name, next, previous, up
 @section What doesn't belong into GiNaC
 
-First of all, GiNaC's name must be read literally.  It is
-designed to be a library for use within C++.  The tiny
-@command{ginsh} accompanying GiNaC makes this even more
-clear: it doesn't even attempt to provide a language.  There are no
-loops or conditional expressions in @command{ginsh}, it is
-merely a window into the library for the programmer to test stuff (or
-to show off).  Still, the design of a complete CAS with a language of
-its own, graphical capabilites and all this on top of GiNaC is
-possible and is without doubt a nice project for the future.
-
-There are many built-in functions in GiNaC that do not know how
-to evaluate themselves numerically to a precision declared at runtime
-(using @code{Digits}).  Some may be evaluated at certain
-points, but not generally.  This ought to be fixed.  However, doing
-numerical computations with GiNaC's quite abstract classes is doomed
-to be inefficient.  For this purpose, the underlying bignum-package
-@acronym{CLN} is much better suited.
+@cindex @command{ginsh}
+First of all, GiNaC's name must be read literally.  It is designed to be
+a library for use within C++.  The tiny @command{ginsh} accompanying
+GiNaC makes this even more clear: it doesn't even attempt to provide a
+language.  There are no loops or conditional expressions in
+@command{ginsh}, it is merely a window into the library for the
+programmer to test stuff (or to show off).  Still, the design of a
+complete CAS with a language of its own, graphical capabilites and all
+this on top of GiNaC is possible and is without doubt a nice project for
+the future.
+
+There are many built-in functions in GiNaC that do not know how to
+evaluate themselves numerically to a precision declared at runtime
+(using @code{Digits}).  Some may be evaluated at certain points, but not
+generally.  This ought to be fixed.  However, doing numerical
+computations with GiNaC's quite abstract classes is doomed to be
+inefficient.  For this purpose, the underlying foundation classes
+provided by @acronym{CLN} are much better suited.
 
 
 @node Symbolic functions, A Comparison With Other CAS, What does not belong into GiNaC, Extending GiNaC
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Symbolic functions
 
-The easiest and most instructive way to start with is probably
-to implement your own function.  Objects of class
-@code{function} are inserted into the system via a kind of
-"registry".  They get a serial number that is used internally to
-identify them but you usually need not worry about this.  What you
-have to care for are functions that are called when the user invokes
-certain methods.  These are usual C++-functions accepting a number of
-@code{ex} as arguments and returning one
-@code{ex}.  As an example, if we have a look at a
-simplified implementation of the cosine trigonometric function, we
-first need a function that is called when one wishes to
-@code{eval} it.  It could look something like this:
+The easiest and most instructive way to start with is probably to
+implement your own function.  Objects of class @code{function} are
+inserted into the system via a kind of `registry'.  They get a serial
+number that is used internally to identify them but you usually need not
+worry about this.  What you have to care for are functions that are
+called when the user invokes certain methods.  These are usual
+C++-functions accepting a number of @code{ex} as arguments and returning
+one @code{ex}.  As an example, if we have a look at a simplified
+implementation of the cosine trigonometric function, we first need a
+function that is called when one wishes to @code{eval} it.  It could
+look something like this:
 
 @example
 static ex cos_eval_method(ex const & x)
 @{
-    // if x%2*Pi return 1
-    // if x%Pi return -1
-    // if x%Pi/2 return 0
+    // if (!x%(2*Pi)) return 1
+    // if (!x%Pi) return -1
+    // if (!x%Pi/2) return 0
     // care for other cases...
     return cos(x).hold();
 @}
 @end example
 
-The last line returns @code{cos(x)} if we don't know what
-else to do and stops a potential recursive evaluation by saying
-@code{.hold()}.  We should also implement a method for
-numerical evaluation and since we are lazy we sweep the problem under
-the rug by calling someone else's function that does so, in this case
-the one in class @code{numeric}:
+@cindex @code{hold()}
+@cindex evaluation
+The last line returns @code{cos(x)} if we don't know what else to do and
+stops a potential recursive evaluation by saying @code{.hold()}.  We
+should also implement a method for numerical evaluation and since we are
+lazy we sweep the problem under the rug by calling someone else's
+function that does so, in this case the one in class @code{numeric}:
 
 @example
 static ex cos_evalf_method(ex const & x)
@@ -1617,27 +1622,35 @@ static ex cos_diff_method(ex const & x, unsigned diff_param)
 @}
 @end example
 
-The second parameter is obligatory but uninteresting at this point.
-It is used for correct handling of the product rule only.  For Taylor
-expansion, it is enough to know how to differentiate.  But if the
-function you want to implement does have a pole somewhere in the
-complex plane, you need to write another method for Laurent expansion
-around that point.
+@cindex product rule
+The second parameter is obligatory but uninteresting at this point.  It
+specifies which parameter to differentiate in a partial derivative in
+case the function has more than one parameter and its main application
+is for correct handling of the chain rule.  For Taylor expansion, it is
+enough to know how to differentiate.  But if the function you want to
+implement does have a pole somewhere in the complex plane, you need to
+write another method for Laurent expansion around that point.
 
-Now that everything has been written for @code{cos},
-we need to tell the system about it.  This is done by a macro and we
-are not going to descibe how it expands, please consult your
-preprocessor if you are curious:
+Now that all the ingrediences for @code{cos} have been set up, we need
+to tell the system about it.  This is done by a macro and we are not
+going to descibe how it expands, please consult your preprocessor if you
+are curious:
 
 @example
 REGISTER_FUNCTION(cos, cos_eval_method, cos_evalf_method, cos_diff, NULL);
 @end example
 
-The first argument is the function's name, the second, third and
-fourth bind the corresponding methods to this objects and the fifth is
-a slot for inserting a method for series expansion.  Also, the new
-function needs to be declared somewhere.  This may also be done by a
-convenient preprocessor macro:
+The first argument is the function's name, the second, third and fourth
+bind the corresponding methods to this objects and the fifth is a slot
+for inserting a method for series expansion.  (If set to @code{NULL} it
+defaults to simple Taylor expansion, which is correct if there are no
+poles involved.  The way GiNaC handles poles in case there are any is
+best understood by studying one of the examples, like the Gamma function
+for instance.  In essence the function first checks if there is a pole
+at the evaluation point and falls back to Taylor expansion if there
+isn't.  Then, the pole is regularized by some suitable transformation.)
+Also, the new function needs to be declared somewhere.  This may also be
+done by a convenient preprocessor macro:
 
 @example
 DECLARE_FUNCTION_1P(cos)
@@ -1646,24 +1659,32 @@ DECLARE_FUNCTION_1P(cos)
 The suffix @code{_1P} stands for @emph{one parameter}.  Of course, this
 implementation of @code{cos} is very incomplete and lacks several safety
 mechanisms.  Please, have a look at the real implementation in GiNaC.
-(By the way: in case you are worrying about all the macros above we
-can assure you that functions are GiNaC's most macro-intense classes.
-We have done our best to avoid them where we can.)
+(By the way: in case you are worrying about all the macros above we can
+assure you that functions are GiNaC's most macro-intense classes.  We
+have done our best to avoid them where we can.)
 
 That's it. May the source be with you!
 
 
-@node A Comparison With Other CAS, Bibliography, Symbolic functions, Top
+@node A Comparison With Other CAS, Advantages, Symbolic functions, Top
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter A Comparison With Other CAS
+@cindex advocacy
 
-This chapter will give you some information on how GiNaC
-compares to other, traditional Computer Algebra Systems, like
-@emph{Maple}, @emph{Mathematica} or @emph{Reduce}, where it has
-advantages and disadvantages over these systems.
+This chapter will give you some information on how GiNaC compares to
+other, traditional Computer Algebra Systems, like @emph{Maple},
+@emph{Mathematica} or @emph{Reduce}, where it has advantages and
+disadvantages over these systems.
 
+@menu
+* Advantages::                       Stengths of the GiNaC approach.
+* Disadvantages::                    Weaknesses of the GiNaC approach.
+* Why C++?::                         Attractiveness of C++.
+@end menu
 
-@heading Advantages
+@node Advantages, Disadvantages, A Comparison With Other CAS, A Comparison With Other CAS
+@c    node-name, next, previous, up
+@section Advantages
 
 GiNaC has several advantages over traditional Computer
 Algebra Systems, like 
@@ -1671,126 +1692,564 @@ Algebra Systems, like
 @itemize @bullet
 
 @item
-familiar language: all common CAS implement their own
-proprietary grammar which you have to learn first (and maybe learn
-again when your vendor chooses to "enhance" it).  With GiNaC you
-can write your program in common C++, which is standardized.
+familiar language: all common CAS implement their own proprietary
+grammar which you have to learn first (and maybe learn again when your
+vendor decides to `enhance' it).  With GiNaC you can write your program
+in common C++, which is standardized.
 
+@cindex STL
 @item
-structured data types: you can build up structured data
-types using @code{struct}s or @code{class}es
-together with STL features instead of using unnamed lists of lists
-of lists.
+structured data types: you can build up structured data types using
+@code{struct}s or @code{class}es together with STL features instead of
+using unnamed lists of lists of lists.
 
 @item
-strongly typed: in CAS, you usually have only one kind of
-variables which can hold contents of an arbitrary type.  This
-4GL like feature is nice for novice programmers, but dangerous.
+strongly typed: in CAS, you usually have only one kind of variables
+which can hold contents of an arbitrary type.  This 4GL like feature is
+nice for novice programmers, but dangerous.
     
 @item
-development tools: powerful development tools exist for
-C++, like fancy editors (e.g. with automatic
-indentation and syntax highlighting), debuggers, visualization
-tools, documentation tools...
+development tools: powerful development tools exist for C++, like fancy
+editors (e.g. with automatic indentation and syntax highlighting),
+debuggers, visualization tools, documentation tools...
 
 @item
-modularization: C++ programs can 
-easily be split into modules by separating interface and
-implementation.
+modularization: C++ programs can easily be split into modules by
+separating interface and implementation.
 
 @item
-price: GiNaC is distributed under the GNU Public License
-which means that it is free and available with source code.  And
-there are excellent C++-compilers for free, too.
+price: GiNaC is distributed under the GNU Public License which means
+that it is free and available with source code.  And there are excellent
+C++-compilers for free, too.
     
 @item
-extendable: you can add your own classes to GiNaC, thus
-extending it on a very low level.  Compare this to a traditional
-CAS that you can usually only extend on a high level by writing in
-the language defined by the parser.  In particular, it turns out
-to be almost impossible to fix bugs in a traditional system.
+extendable: you can add your own classes to GiNaC, thus extending it on
+a very low level.  Compare this to a traditional CAS that you can
+usually only extend on a high level by writing in the language defined
+by the parser.  In particular, it turns out to be almost impossible to
+fix bugs in a traditional system.
 
 @item
-seemless integration: it is somewhere between difficult
-and impossible to call CAS functions from within a program 
-written in C++ or any other programming 
-language and vice versa.  With GiNaC, your symbolic routines
-are part of your program.  You can easily call third party
-libraries, e.g. for numerical evaluation or graphical 
-interaction.  All other approaches are much more cumbersome: they
-range from simply ignoring the problem (i.e. @emph{Maple}) to providing a
-method for "embedding" the system (i.e. @emph{Yacas}).
+seemless integration: it is somewhere between difficult and impossible
+to call CAS functions from within a program written in C++ or any other
+programming language and vice versa.  With GiNaC, your symbolic routines
+are part of your program.  You can easily call third party libraries,
+e.g. for numerical evaluation or graphical interaction.  All other
+approaches are much more cumbersome: they range from simply ignoring the
+problem (i.e. @emph{Maple}) to providing a method for `embedding' the
+system (i.e. @emph{Yacas}).
 
 @item
-efficiency: often large parts of a program do not need
-symbolic calculations at all.  Why use large integers for loop
-variables or arbitrary precision arithmetics where double
-accuracy is sufficient?  For pure symbolic applications,
-GiNaC is comparable in speed with other CAS.
+efficiency: often large parts of a program do not need symbolic
+calculations at all.  Why use large integers for loop variables or
+arbitrary precision arithmetics where double accuracy is sufficient?
+For pure symbolic applications, GiNaC is comparable in speed with other
+CAS.
 
 @end itemize
 
 
-@heading Disadvantages
+@node Disadvantages, Why C++?, Advantages, A Comparison With Other CAS
+@c    node-name, next, previous, up
+@section Disadvantages
 
 Of course it also has some disadvantages:
 
 @itemize @bullet
 
 @item
-not interactive: GiNaC programs have to be written in 
-an editor, compiled and executed. You cannot play with 
-expressions interactively.  However, such an extension is not
-inherently forbidden by design.  In fact, two interactive
-interfaces are possible: First, a simple shell that exposes GiNaC's
-types to a command line can readily be written (and has been
-written) and second, as a more consistent approach we plan
-an integration with the @acronym{CINT} C++ interpreter.
+not interactive: GiNaC programs have to be written in an editor,
+compiled and executed.  You cannot play with expressions interactively.
+However, such an extension is not inherently forbidden by design.  In
+fact, two interactive interfaces are possible: First, a shell that
+exposes GiNaC's types to a command line can readily be written (the tiny
+@command{ginsh} that is part of the distribution being an example) and
+second, as a more consistent approach we are working on an integration
+with the @acronym{CINT} C++ interpreter.
 
 @item
-advanced features: GiNaC cannot compete with a program
-like @emph{Reduce} which exists for more than
-30 years now or @emph{Maple} which grows since 
-1981 by the work of dozens of programmers, with respect to
-mathematical features. Integration, factorization, non-trivial
-simplifications, limits etc. are missing in GiNaC (and are not
-planned for the near future).
+advanced features: GiNaC cannot compete with a program like
+@emph{Reduce} which exists for more than 30 years now or @emph{Maple}
+which grows since 1981 by the work of dozens of programmers, with
+respect to mathematical features.  Integration, factorization,
+non-trivial simplifications, limits etc. are missing in GiNaC (and are
+not planned for the near future).
 
 @item
-portability: While the GiNaC library itself is designed
-to avoid any platform dependent features (it should compile
-on any ANSI compliant C++ compiler), the
-currently used version of the CLN library (fast large integer and
-arbitrary precision arithmetics) can be compiled only on systems
-with a recently new C++ compiler from the
-GNU Compiler Collection (@acronym{GCC}).  GiNaC uses
-recent language features like explicit constructors, mutable
-members, RTTI, @code{dynamic_cast}s and STL, so ANSI compliance is meant
-literally.  Recent @acronym{GCC} versions starting at
-2.95, although itself not yet ANSI compliant, support all needed
-features.
+portability: While the GiNaC library itself is designed to avoid any
+platform dependent features (it should compile on any ANSI compliant C++
+compiler), the currently used version of the CLN library (fast large
+integer and arbitrary precision arithmetics) can be compiled only on
+systems with a recently new C++ compiler from the GNU Compiler
+Collection (@acronym{GCC}).@footnote{This is because CLN uses
+PROVIDE/REQUIRE like macros to let the compiler gather all static
+initializations, which works for GNU C++ only.}  GiNaC uses recent
+language features like explicit constructors, mutable members, RTTI,
+@code{dynamic_cast}s and STL, so ANSI compliance is meant literally.
+Recent @acronym{GCC} versions starting at 2.95, although itself not yet
+ANSI compliant, support all needed features.
     
 @end itemize
 
 
-@heading Why C++?
+@node Why C++?, Internal Structures, Disadvantages, A Comparison With Other CAS
+@c    node-name, next, previous, up
+@section Why C++?
 
 Why did we choose to implement GiNaC in C++ instead of Java or any other
-language? C++ is not perfect: type checking is not strict
-(casting is possible), separation between interface and implementation
-is not complete, object oriented design is not enforced.  The main
-reason is the often scolded feature of operator overloading in
-C++. While it may be true that operating on classes
-with a @code{+} operator is rarely meaningful, it is
-perfectly suited for algebraic expressions. Writing @math{3x+5y} as
-@code{3*x+5*y} instead of @code{x.times(3).plus(y.times(5))} looks much more
-natural. Furthermore, the main developers are more familiar with
-C++ than with any other programming language.
-
-
-@node Bibliography, Concept Index, A Comparison With Other CAS, Top
+language?  C++ is not perfect: type checking is not strict (casting is
+possible), separation between interface and implementation is not
+complete, object oriented design is not enforced.  The main reason is
+the often scolded feature of operator overloading in C++.  While it may
+be true that operating on classes with a @code{+} operator is rarely
+meaningful, it is perfectly suited for algebraic expressions.  Writing
+@math{3x+5y} as @code{3*x+5*y} instead of
+@code{x.times(3).plus(y.times(5))} looks much more natural.
+Furthermore, the main developers are more familiar with C++ than with
+any other programming language.
+
+
+@node Internal Structures, Expressions are reference counted, Why C++? , Top
+@c    node-name, next, previous, up
+@appendix Internal Structures
+
+@menu
+* Expressions are reference counted::
+* Internal representation of products and sums::
+@end menu
+
+@node Expressions are reference counted, Internal representation of products and sums, Internal Structures, Internal Structures
+@c    node-name, next, previous, up
+@appendixsection Expressions are reference counted
+
+@cindex reference counting
+@cindex copy-on-write
+@cindex garbage collection
+An expression is extremely light-weight since internally it works like a
+handle to the actual representation and really holds nothing more than a
+pointer to some other object. What this means in practice is that
+whenever you create two @code{ex} and set the second equal to the first
+no copying process is involved. Instead, the copying takes place as soon
+as you try to change the second.  Consider the simple sequence of code:
+
+@example
+#include <ginac/ginac.h>
+using namespace GiNaC;
+
+int main()
+@{
+    symbol x("x"), y("y"), z("z");
+    ex e1, e2;
+
+    e1 = sin(x + 2*y) + 3*z + 41;
+    e2 = e1;                // e2 points to same object as e1
+    cout << e2 << endl;     // prints sin(x+2*y)+3*z+41
+    e2 += 1;                // e2 is copied into a new object
+    cout << e2 << endl;     // prints sin(x+2*y)+3*z+42
+    // ...
+@}
+@end example
+
+The line @code{e2 = e1;} creates a second expression pointing to the
+object held already by @code{e1}.  The time involved for this operation
+is therefore constant, no matter how large @code{e1} was.  Actual
+copying, however, must take place in the line @code{e2 += 1;} because
+@code{e1} and @code{e2} are not handles for the same object any more.
+This concept is called @dfn{copy-on-write semantics}.  It increases
+performance considerably whenever one object occurs multiple times and
+represents a simple garbage collection scheme because when an @code{ex}
+runs out of scope its destructor checks whether other expressions handle
+the object it points to too and deletes the object from memory if that
+turns out not to be the case.  A slightly less trivial example of
+differentiation using the chain-rule should make clear how powerful this
+can be:
+
+@example
+#include <ginac/ginac.h>
+using namespace GiNaC;
+
+int main()
+@{
+    symbol x("x"), y("y");
+
+    ex e1 = x + 3*y;
+    ex e2 = pow(e1, 3);
+    ex e3 = diff(sin(e2), x);   // first derivative of sin(e2) by x
+    cout << e1 << endl          // prints x+3*y
+         << e2 << endl          // prints (x+3*y)^3
+         << e3 << endl;         // prints 3*(x+3*y)^2*cos((x+3*y)^3)
+    // ...
+@}
+@end example
+
+Here, @code{e1} will actually be referenced three times while @code{e2}
+will be referenced two times.  When the power of an expression is built,
+that expression needs not be copied.  Likewise, since the derivative of
+a power of an expression can be easily expressed in terms of that
+expression, no copying of @code{e1} is involved when @code{e3} is
+constructed.  So, when @code{e3} is constructed it will print as
+@code{3*(x+3*y)^2*cos((x+3*y)^3)} but the argument of @code{cos()} only
+holds a reference to @code{e2} and the factor in front is just
+@code{3*e1^2}.
+
+As a user of GiNaC, you cannot see this mechanism of copy-on-write
+semantics.  When you insert an expression into a second expression, the
+result behaves exactly as if the contents of the first expression were
+inserted.  But it may be useful to remember that this is not what
+happens.  Knowing this will enable you to write much more efficient
+code.  If you still have an uncertain feeling with copy-on-write
+semantics, we recommend you have a look at the
+@uref{http://www.cerfnet.com/~mpcline/c++-faq-lite/, C++-FAQ lite} by
+Marshall Cline.  Chapter 16 covers this issue and presents an
+implementation which is pretty close to the one in GiNaC.
+
+
+@node Internal representation of products and sums, Package Tools, Expressions are reference counted, Internal Structures
+@c    node-name, next, previous, up
+@appendixsection Internal representation of products and sums
+
+@cindex representation
+@cindex @code{add}
+@cindex @code{mul}
+@cindex @code{power}
+Although it should be completely transparent for the user of
+GiNaC a short discussion of this topic helps to understand the sources
+and also explain performance to a large degree.  Consider the 
+unexpanded symbolic expression 
+@tex
+$2d^3 \left( 4a + 5b - 3 \right)$
+@end tex
+@ifnottex
+@math{2*d^3*(4*a+5*b-3)}
+@end ifnottex
+which could naively be represented by a tree of linear containers for
+addition and multiplication, one container for exponentiation with base
+and exponent and some atomic leaves of symbols and numbers in this
+fashion:
+
+@image{repnaive}
+
+@cindex pair-wise representation
+However, doing so results in a rather deeply nested tree which will
+quickly become inefficient to manipulate.  We can improve on this by
+representing the sum as a sequence of terms, each one being a pair of a
+purely numeric multiplicative coefficient and its rest.  In the same
+spirit we can store the multiplication as a sequence of terms, each
+having a numeric exponent and a possibly complicated base, the tree
+becomes much more flat:
+
+@image{reppair}
+
+The number @code{3} above the symbol @code{d} shows that @code{mul}
+objects are treated similarly where the coefficients are interpreted as
+@emph{exponents} now.  Addition of sums of terms or multiplication of
+products with numerical exponents can be coded to be very efficient with
+such a pair-wise representation.  Internally, this handling is performed
+by most CAS in this way.  It typically speeds up manipulations by an
+order of magnitude.  The overall multiplicative factor @code{2} and the
+additive term @code{-3} look somewhat out of place in this
+representation, however, since they are still carrying a trivial
+exponent and multiplicative factor @code{1} respectively.  Within GiNaC,
+this is avoided by adding a field that carries an overall numeric
+coefficient.  This results in the realistic picture of internal
+representation for
+@tex
+$2d^3 \left( 4a + 5b - 3 \right)$:
+@end tex
+@ifnottex
+@math{2*d^3*(4*a+5*b-3)}:
+@end ifnottex
+
+@image{repreal}
+
+@cindex radical
+This also allows for a better handling of numeric radicals, since
+@code{sqrt(2)} can now be carried along calculations.  Now it should be
+clear, why both classes @code{add} and @code{mul} are derived from the
+same abstract class: the data representation is the same, only the
+semantics differs.  In the class hierarchy, methods for polynomial
+expansion and the like are reimplemented for @code{add} and @code{mul},
+but the data structure is inherited from @code{expairseq}.
+
+
+@node Package Tools, ginac-config, Internal representation of products and sums, Top
+@c    node-name, next, previous, up
+@appendix Package Tools
+
+If you are creating a software package that uses the GiNaC library,
+setting the correct command line options for the compiler and linker
+can be difficult. GiNaC includes two tools to make this process easier.
+
+@menu
+* ginac-config::   A shell script to detect compiler and linker flags.
+* AM_PATH_GINAC::  Macro for GNU automake.
+@end menu
+
+
+@node ginac-config, AM_PATH_GINAC, Package Tools, Package Tools
+@c    node-name, next, previous, up
+@section @command{ginac-config}
+@cindex ginac-config
+
+@command{ginac-config} is a shell script that you can use to determine
+the compiler and linker command line options required to compile and
+link a program with the GiNaC library.
+
+@command{ginac-config} takes the following flags:
+
+@table @samp
+@item --version
+Prints out the version of GiNaC installed.
+@item --cppflags
+Prints '-I' flags pointing to the installed header files.
+@item --libs
+Prints out the linker flags necessary to link a program against GiNaC.
+@item --prefix[=@var{PREFIX}]
+If @var{PREFIX} is specified, overrides the configured value of @env{$prefix}.
+(And of exec-prefix, unless @code{--exec-prefix} is also specified)
+Otherwise, prints out the configured value of @env{$prefix}.
+@item --exec-prefix[=@var{PREFIX}]
+If @var{PREFIX} is specified, overrides the configured value of @env{$exec_prefix}.
+Otherwise, prints out the configured value of @env{$exec_prefix}.
+@end table
+
+Typically, @command{ginac-config} will be used within a configure
+script, as described below. It, however, can also be used directly from
+the command line using backquotes to compile a simple program. For
+example:
+
+@example
+c++ -o simple `ginac-config --cppflags` simple.cpp `ginac-config --libs`
+@end example
+
+This command line might expand to (for example):
+
+@example
+cc -o simple -I/usr/local/include simple.cpp -L/usr/local/lib \
+  -lginac -lcln -lstdc++
+@end example
+
+Not only is the form using @command{ginac-config} easier to type, it will
+work on any system, no matter how GiNaC was configured.
+
+
+@node AM_PATH_GINAC, Configure script options, ginac-config, Package Tools
+@c    node-name, next, previous, up
+@section @samp{AM_PATH_GINAC}
+@cindex AM_PATH_GINAC
+
+For packages configured using GNU automake, GiNaC also provides
+a macro to automate the process of checking for GiNaC.
+
+@example
+AM_PATH_GINAC([@var{MINIMUM-VERSION}, [@var{ACTION-IF-FOUND} [, @var{ACTION-IF-NOT-FOUND}]]])
+@end example
+
+This macro:
+
+@itemize @bullet
+
+@item
+Determines the location of GiNaC using @command{ginac-config}, which is
+either found in the user's path, or from the environment variable
+@env{GINACLIB_CONFIG}.
+
+@item
+Tests the installed libraries to make sure that their version
+is later than @var{MINIMUM-VERSION}. (A default version will be used
+if not specified)
+
+@item
+If the required version was found, sets the @env{GINACLIB_CPPFLAGS} variable
+to the output of @command{ginac-config --cppflags} and the @env{GINACLIB_LIBS}
+variable to the output of @command{ginac-config --libs}, and calls
+@samp{AC_SUBST()} for these variables so they can be used in generated
+makefiles, and then executes @var{ACTION-IF-FOUND}.
+
+@item
+If the required version was not found, sets @env{GINACLIB_CPPFLAGS} and
+@env{GINACLIB_LIBS} to empty strings, and executes @var{ACTION-IF-NOT-FOUND}.
+
+@end itemize
+
+This macro is in file @file{ginac.m4} which is installed in
+@file{$datadir/aclocal}. Note that if automake was installed with a
+different @samp{--prefix} than GiNaC, you will either have to manually
+move @file{ginac.m4} to automake's @file{$datadir/aclocal}, or give
+aclocal the @samp{-I} option when running it.
+
+@menu
+* Configure script options::  Configuring a package that uses AM_PATH_GINAC.
+* Example package::           Example of a package using AM_PATH_GINAC.
+@end menu
+
+
+@node Configure script options, Example package, AM_PATH_GINAC, AM_PATH_GINAC
+@c    node-name, next, previous, up
+@subsection Configuring a package that uses @samp{AM_PATH_GINAC}
+
+Simply make sure that @command{ginac-config} is in your path, and run
+the configure script.
+
+Notes:
+
+@itemize @bullet
+
+@item
+The directory where the GiNaC libraries are installed needs
+to be found by your system's dynamic linker.
+  
+This is generally done by
+
+@display
+editing @file{/etc/ld.so.conf} and running @command{ldconfig}
+@end display
+
+or by
+   
+@display
+setting the environment variable @env{LD_LIBRARY_PATH},
+@end display
+
+or, as a last resort, 
+@display
+giving a @samp{-R} or @samp{-rpath} flag (depending on your linker) when
+running configure, for instance:
+
+@example
+LDFLAGS=-R/home/cbauer/lib ./configure
+@end example
+@end display
+
+@item
+You can also specify a @command{ginac-config} not in your path by
+setting the @env{GINACLIB_CONFIG} environment variable to the
+name of the executable
+
+@item
+If you move the GiNaC package from its installed location,
+you will need either need to modify @command{ginac-config} script
+manually to point to the new location or rebuild GiNaC.
+
+@end itemize
+
+Advanced note:
+
+@itemize @bullet
+@item
+configure flags
+  
+@example
+--with-ginac-prefix=@var{PREFIX}
+--with-ginac-exec-prefix=@var{PREFIX}
+@end example
+
+are provided to override the prefix and exec-prefix that were stored
+in the @command{ginac-config} shell script by GiNaC's configure. You are
+generally better off configuring GiNaC with the right path to begin with.
+@end itemize
+
+
+@node Example package, Bibliography, Configure script options, AM_PATH_GINAC
+@c    node-name, next, previous, up
+@subsection Example of a package using @samp{AM_PATH_GINAC}
+
+The following shows how to build a simple package using automake
+and the @samp{AM_PATH_GINAC} macro. The program used here is @file{simple.cpp}:
+
+@example
+#include <ginac/ginac.h>
+using namespace GiNaC;
+
+int main(void)
+@{
+    symbol x("x");
+    ex a = sin(x); 
+    cout << "Derivative of " << a << " is " << a.diff(x) << endl;
+    return 0;
+@}
+@end example
+
+You should first read the introductory portions of the automake
+Manual, if you are not already familiar with it.
+
+Two files are needed, @file{configure.in}, which is used to build the
+configure script:
+
+@example
+dnl Process this file with autoconf to produce a configure script.
+AC_INIT(simple.cpp)
+AM_INIT_AUTOMAKE(simple.cpp, 1.0.0)
+
+AC_PROG_CXX
+AC_PROG_INSTALL
+AC_LANG_CPLUSPLUS
+
+AM_PATH_GINAC(0.4.0, [
+  LIBS="$LIBS $GINACLIB_LIBS"
+  CPPFLAGS="$CFLAGS $GINACLIB_CPPFLAGS"  
+], AC_MSG_ERROR([need to have GiNaC installed]))
+
+AC_OUTPUT(Makefile)
+@end example
+
+The only command in this which is not standard for automake
+is the @samp{AM_PATH_GINAC} macro.
+
+That command does the following:
+
+@display
+If a GiNaC version greater than 0.4.0 is found, adds @env{$GINACLIB_LIBS} to 
+@env{$LIBS} and @env{$GINACLIB_CPPFLAGS} to @env{$CPPFLAGS}. Otherwise, dies
+with the error message `need to have GiNaC installed'
+@end display
+
+And the @file{Makefile.am}, which will be used to build the Makefile.
+
+@example
+## Process this file with automake to produce Makefile.in
+bin_PROGRAMS = simple
+simple_SOURCES = simple.cpp
+@end example
+
+This @file{Makefile.am}, says that we are building a single executable,
+from a single sourcefile @file{simple.cpp}. Since every program
+we are building uses GiNaC we simply added the GiNaC options
+to @env{$LIBS} and @env{$CPPFLAGS}, but in other circumstances, we might
+want to specify them on a per-program basis: for instance by
+adding the lines:
+
+@example
+simple_LDADD = $(GINACLIB_LIBS)
+INCLUDES = $(GINACLIB_CPPFLAGS)
+@end example
+
+to the @file{Makefile.am}.
+
+To try this example out, create a new directory and add the three
+files above to it.
+
+Now execute the following commands:
+
+@example
+$ automake --add-missing
+$ aclocal
+$ autoconf
+@end example
+
+You now have a package that can be built in the normal fashion
+
+@example
+$ ./configure
+$ make
+$ make install
+@end example
+
+
+@node Bibliography, Concept Index, Example package, Top
 @c    node-name, next, previous, up
-@chapter Bibliography
+@appendix Bibliography
 
 @itemize @minus{}