chiark / gitweb /
Assorted char * -> const char * API changes.
[sgt-puzzles.git] / devel.but
1 \cfg{text-indent}{0}
2 \cfg{text-width}{72}
3 \cfg{text-title-align}{left}
4 \cfg{text-chapter-align}{left}
5 \cfg{text-chapter-numeric}{true}
6 \cfg{text-chapter-suffix}{. }
7 \cfg{text-chapter-underline}{-}
8 \cfg{text-section-align}{0}{left}
9 \cfg{text-section-numeric}{0}{true}
10 \cfg{text-section-suffix}{0}{. }
11 \cfg{text-section-underline}{0}{-}
12 \cfg{text-section-align}{1}{left}
13 \cfg{text-section-numeric}{1}{true}
14 \cfg{text-section-suffix}{1}{. }
15 \cfg{text-section-underline}{1}{-}
16 \cfg{text-versionid}{0}
17
18 \cfg{html-contents-filename}{index.html}
19 \cfg{html-template-filename}{%k.html}
20 \cfg{html-index-filename}{docindex.html}
21 \cfg{html-leaf-level}{1}
22 \cfg{html-contents-depth-0}{1}
23 \cfg{html-contents-depth-1}{3}
24 \cfg{html-leaf-contains-contents}{true}
25
26 \define{dash} \u2013{-}
27
28 \title Developer documentation for Simon Tatham's puzzle collection
29
30 This is a guide to the internal structure of Simon Tatham's Portable
31 Puzzle Collection (henceforth referred to simply as \q{Puzzles}),
32 for use by anyone attempting to implement a new puzzle or port to a
33 new platform.
34
35 This guide is believed correct as of r6190. Hopefully it will be
36 updated along with the code in future, but if not, I've at least
37 left this version number in here so you can figure out what's
38 changed by tracking commit comments from there onwards.
39
40 \C{intro} Introduction
41
42 The Puzzles code base is divided into four parts: a set of
43 interchangeable front ends, a set of interchangeable back ends, a
44 universal \q{middle end} which acts as a buffer between the two, and
45 a bunch of miscellaneous utility functions. In the following
46 sections I give some general discussion of each of these parts.
47
48 \H{intro-frontend} Front end
49
50 The front end is the non-portable part of the code: it's the bit
51 that you replace completely when you port to a different platform.
52 So it's responsible for all system calls, all GUI interaction, and
53 anything else platform-specific.
54
55 The current front ends in the main code base are for Windows, GTK
56 and MacOS X; I also know of a third-party front end for PalmOS.
57
58 The front end contains \cw{main()} or the local platform's
59 equivalent. Top-level control over the application's execution flow
60 belongs to the front end (it isn't, for example, a set of functions
61 called by a universal \cw{main()} somewhere else).
62
63 The front end has complete freedom to design the GUI for any given
64 port of Puzzles. There is no centralised mechanism for maintaining
65 the menu layout, for example. This has a cost in consistency (when I
66 \e{do} want the same menu layout on more than one platform, I have
67 to edit two pieces of code in parallel every time I make a change),
68 but the advantage is that local GUI conventions can be conformed to
69 and local constraints adapted to. For example, MacOS X has strict
70 human interface guidelines which specify a different menu layout
71 from the one I've used on Windows and GTK; there's nothing stopping
72 the OS X front end from providing a menu layout consistent with
73 those guidelines.
74
75 Although the front end is mostly caller rather than the callee in
76 its interactions with other parts of the code, it is required to
77 implement a small API for other modules to call, mostly of drawing
78 functions for games to use when drawing their graphics. The drawing
79 API is documented in \k{drawing}; the other miscellaneous front end
80 API functions are documented in \k{frontend-api}.
81
82 \H{intro-backend} Back end
83
84 A \q{back end}, in this collection, is synonymous with a \q{puzzle}.
85 Each back end implements a different game.
86
87 At the top level, a back end is simply a data structure, containing
88 a few constants (flag words, preferred pixel size) and a large
89 number of function pointers. Back ends are almost invariably callee
90 rather than caller, which means there's a limitation on what a back
91 end can do on its own initiative.
92
93 The persistent state in a back end is divided into a number of data
94 structures, which are used for different purposes and therefore
95 likely to be switched around, changed without notice, and otherwise
96 updated by the rest of the code. It is important when designing a
97 back end to put the right pieces of data into the right structures,
98 or standard midend-provided features (such as Undo) may fail to
99 work.
100
101 The functions and variables provided in the back end data structure
102 are documented in \k{backend}.
103
104 \H{intro-midend} Middle end
105
106 Puzzles has a single and universal \q{middle end}. This code is
107 common to all platforms and all games; it sits in between the front
108 end and the back end and provides standard functionality everywhere.
109
110 People adding new back ends or new front ends should generally not
111 need to edit the middle end. On rare occasions there might be a
112 change that can be made to the middle end to permit a new game to do
113 something not currently anticipated by the middle end's present
114 design; however, this is terribly easy to get wrong and should
115 probably not be undertaken without consulting the primary maintainer
116 (me). Patch submissions containing unannounced mid-end changes will
117 be treated on their merits like any other patch; this is just a
118 friendly warning that mid-end changes will need quite a lot of
119 merits to make them acceptable.
120
121 Functionality provided by the mid-end includes:
122
123 \b Maintaining a list of game state structures and moving back and
124 forth along that list to provide Undo and Redo.
125
126 \b Handling timers (for move animations, flashes on completion, and
127 in some cases actually timing the game).
128
129 \b Handling the container format of game IDs: receiving them,
130 picking them apart into parameters, description and/or random seed,
131 and so on. The game back end need only handle the individual parts
132 of a game ID (encoded parameters and encoded game description);
133 everything else is handled centrally by the mid-end.
134
135 \b Handling standard keystrokes and menu commands, such as \q{New
136 Game}, \q{Restart Game} and \q{Quit}.
137
138 \b Pre-processing mouse events so that the game back ends can rely
139 on them arriving in a sensible order (no missing button-release
140 events, no sudden changes of which button is currently pressed,
141 etc).
142
143 \b Handling the dialog boxes which ask the user for a game ID.
144
145 \b Handling serialisation of entire games (for loading and saving a
146 half-finished game to a disk file, or for handling application
147 shutdown and restart on platforms such as PalmOS where state is
148 expected to be saved).
149
150 Thus, there's a lot of work done once by the mid-end so that
151 individual back ends don't have to worry about it. All the back end
152 has to do is cooperate in ensuring the mid-end can do its work
153 properly.
154
155 The API of functions provided by the mid-end to be called by the
156 front end is documented in \k{midend}.
157
158 \H{intro-utils} Miscellaneous utilities
159
160 In addition to these three major structural components, the Puzzles
161 code also contains a variety of utility modules usable by all of the
162 above components. There is a set of functions to provide
163 platform-independent random number generation; functions to make
164 memory allocation easier; functions which implement a balanced tree
165 structure to be used as necessary in complex algorithms; and a few
166 other miscellaneous functions. All of these are documented in
167 \k{utils}.
168
169 \H{intro-structure} Structure of this guide
170
171 There are a number of function call interfaces within Puzzles, and
172 this guide will discuss each one in a chapter of its own. After
173 that, \k{writing} discusses how to design new games, with some
174 general design thoughts and tips.
175
176 \C{backend} Interface to the back end
177
178 This chapter gives a detailed discussion of the interface that each
179 back end must implement.
180
181 At the top level, each back end source file exports a single global
182 symbol, which is a \c{const struct game} containing a large number
183 of function pointers and a small amount of constant data. This
184 structure is called by different names depending on what kind of
185 platform the puzzle set is being compiled on:
186
187 \b On platforms such as Windows and GTK, which build a separate
188 binary for each puzzle, the game structure in every back end has the
189 same name, \cq{thegame}; the front end refers directly to this name,
190 so that compiling the same front end module against a different back
191 end module builds a different puzzle.
192
193 \b On platforms such as MacOS X and PalmOS, which build all the
194 puzzles into a single monolithic binary, the game structure in each
195 back end must have a different name, and there's a helper module
196 \c{list.c} (constructed automatically by the same Perl script that
197 builds the \cw{Makefile}s) which contains a complete list of those
198 game structures.
199
200 On the latter type of platform, source files may assume that the
201 preprocessor symbol \c{COMBINED} has been defined. Thus, the usual
202 code to declare the game structure looks something like this:
203
204 \c #ifdef COMBINED
205 \c #define thegame net    /* or whatever this game is called */
206 \e                 iii    iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
207 \c #endif
208 \c 
209 \c const struct game thegame = {
210 \c     /* lots of structure initialisation in here */
211 \e     iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
212 \c };
213
214 Game back ends must also internally define a number of data
215 structures, for storing their various persistent state. This chapter
216 will first discuss the nature and use of those structures, and then
217 go on to give details of every element of the game structure.
218
219 \H{backend-structs} Data structures
220
221 Each game is required to define four separate data structures. This
222 section discusses each one and suggests what sorts of things need to
223 be put in it.
224
225 \S{backend-game-params} \c{game_params}
226
227 The \c{game_params} structure contains anything which affects the
228 automatic generation of new puzzles. So if puzzle generation is
229 parametrised in any way, those parameters need to be stored in
230 \c{game_params}.
231
232 Most puzzles currently in this collection are played on a grid of
233 squares, meaning that the most obvious parameter is the grid size.
234 Many puzzles have additional parameters; for example, Mines allows
235 you to control the number of mines in the grid independently of its
236 size, Net can be wrapping or non-wrapping, Solo has difficulty
237 levels and symmetry settings, and so on.
238
239 A simple rule for deciding whether a data item needs to go in
240 \c{game_params} is: would the user expect to be able to control this
241 data item from either the preset-game-types menu or the \q{Custom}
242 game type configuration? If so, it's part of \c{game_params}.
243
244 \c{game_params} structures are permitted to contain pointers to
245 subsidiary data if they need to. The back end is required to provide
246 functions to create and destroy \c{game_params}, and those functions
247 can allocate and free additional memory if necessary. (It has not
248 yet been necessary to do this in any puzzle so far, but the
249 capability is there just in case.)
250
251 \c{game_params} is also the only structure which the game's
252 \cw{compute_size()} function may refer to; this means that any
253 aspect of the game which affects the size of the window it needs to
254 be drawn in must be stored in \c{game_params}. In particular, this
255 imposes the fundamental limitation that random game generation may
256 not have a random effect on the window size: game generation
257 algorithms are constrained to work by starting from the grid size
258 rather than generating it as an emergent phenomenon. (Although this
259 is a restriction in theory, it has not yet seemed to be a problem.)
260
261 \S{backend-game-state} \c{game_state}
262
263 While the user is actually playing a puzzle, the \c{game_state}
264 structure stores all the data corresponding to the current state of
265 play.
266
267 The mid-end keeps \c{game_state}s in a list, and adds to the list
268 every time the player makes a move; the Undo and Redo functions step
269 back and forth through that list.
270
271 Therefore, a good means of deciding whether a data item needs to go
272 in \c{game_state} is: would a player expect that data item to be
273 restored on undo? If so, put it in \c{game_state}, and this will
274 automatically happen without you having to lift a finger. If not
275 \dash for example, the deaths counter in Mines is precisely
276 something that does \e{not} want to be reset to its previous state
277 on an undo \dash then you might have found a data item that needs to
278 go in \c{game_ui} instead.
279
280 During play, \c{game_state}s are often passed around without an
281 accompanying \c{game_params} structure. Therefore, any information
282 in \c{game_params} which is important during play (such as the grid
283 size) must be duplicated within the \c{game_state}. One simple
284 method of doing this is to have the \c{game_state} structure
285 \e{contain} a \c{game_params} structure as one of its members,
286 although this isn't obligatory if you prefer to do it another way.
287
288 \S{backend-game-drawstate} \c{game_drawstate}
289
290 \c{game_drawstate} carries persistent state relating to the current
291 graphical contents of the puzzle window. The same \c{game_drawstate}
292 is passed to every call to the game redraw function, so that it can
293 remember what it has already drawn and what needs redrawing.
294
295 A typical use for a \c{game_drawstate} is to have an array mirroring
296 the array of grid squares in the \c{game_state}; then every time the
297 redraw function was passed a \c{game_state}, it would loop over all
298 the squares, and physically redraw any whose description in the
299 \c{game_state} (i.e. what the square needs to look like when the
300 redraw is completed) did not match its description in the
301 \c{game_drawstate} (i.e. what the square currently looks like).
302
303 \c{game_drawstate} is occasionally completely torn down and
304 reconstructed by the mid-end, if the user somehow forces a full
305 redraw. Therefore, no data should be stored in \c{game_drawstate}
306 which is \e{not} related to the state of the puzzle window, because
307 it might be unexpectedly destroyed.
308
309 The back end provides functions to create and destroy
310 \c{game_drawstate}, which means it can contain pointers to
311 subsidiary allocated data if it needs to. A common thing to want to
312 allocate in a \c{game_drawstate} is a \c{blitter}; see
313 \k{drawing-blitter} for more on this subject.
314
315 \S{backend-game-ui} \c{game_ui}
316
317 \c{game_ui} contains whatever doesn't fit into the above three
318 structures!
319
320 A new \c{game_ui} is created when the user begins playing a new
321 instance of a puzzle (i.e. during \q{New Game} or after entering a
322 game ID etc). It persists until the user finishes playing that game
323 and begins another one (or closes the window); in particular,
324 \q{Restart Game} does \e{not} destroy the \c{game_ui}.
325
326 \c{game_ui} is useful for implementing user-interface state which is
327 not part of \c{game_state}. Common examples are keyboard control
328 (you wouldn't want to have to separately Undo through every cursor
329 motion) and mouse dragging. See \k{writing-keyboard-cursor} and
330 \k{writing-howto-dragging}, respectively, for more details.
331
332 Another use for \c{game_ui} is to store highly persistent data such
333 as the Mines death counter. This is conceptually rather different:
334 where the Net cursor position was \e{not important enough} to
335 preserve for the player to restore by Undo, the Mines death counter
336 is \e{too important} to permit the player to revert by Undo!
337
338 A final use for \c{game_ui} is to pass information to the redraw
339 function about recent changes to the game state. This is used in
340 Mines, for example, to indicate whether a requested \q{flash} should
341 be a white flash for victory or a red flash for defeat; see
342 \k{writing-flash-types}.
343
344 \H{backend-simple} Simple data in the back end
345
346 In this section I begin to discuss each individual element in the
347 back end structure. To begin with, here are some simple
348 self-contained data elements.
349
350 \S{backend-name} \c{name}
351
352 \c const char *name;
353
354 This is a simple ASCII string giving the name of the puzzle. This
355 name will be used in window titles, in game selection menus on
356 monolithic platforms, and anywhere else that the front end needs to
357 know the name of a game.
358
359 \S{backend-winhelp} \c{winhelp_topic}
360
361 \c const char *winhelp_topic;
362
363 This member is used on Windows only, to provide online help.
364 Although the Windows front end provides a separate binary for each
365 puzzle, it has a single monolithic help file; so when a user selects
366 \q{Help} from the menu, the program needs to open the help file and
367 jump to the chapter describing that particular puzzle.
368
369 Therefore, each chapter in \c{puzzles.but} is labelled with a
370 \e{help topic} name, similar to this:
371
372 \c \cfg{winhelp-topic}{games.net}
373
374 And then the corresponding game back end encodes the topic string
375 (here \cq{games.net}) in the \c{winhelp_topic} element of the game
376 structure.
377
378 \H{backend-params} Handling game parameter sets
379
380 In this section I present the various functions which handle the
381 \c{game_params} structure.
382
383 \S{backend-default-params} \cw{default_params()}
384
385 \c game_params *(*default_params)(void);
386
387 This function allocates a new \c{game_params} structure, fills it
388 with the default values, and returns a pointer to it.
389
390 \S{backend-fetch-preset} \cw{fetch_preset()}
391
392 \c int (*fetch_preset)(int i, char **name, game_params **params);
393
394 This function is one of the two APIs a back end can provide to
395 populate the \q{Type} menu, which provides a list of conveniently
396 accessible preset parameters for most games.
397
398 The function is called with \c{i} equal to the index of the preset
399 required (numbering from zero). It returns \cw{FALSE} if that preset
400 does not exist (if \c{i} is less than zero or greater than the
401 largest preset index). Otherwise, it sets \c{*params} to point at a
402 newly allocated \c{game_params} structure containing the preset
403 information, sets \c{*name} to point at a newly allocated C string
404 containing the preset title (to go on the \q{Type} menu), and
405 returns \cw{TRUE}.
406
407 If the game does not wish to support any presets at all, this
408 function is permitted to return \cw{FALSE} always.
409
410 If the game wants to return presets in the form of a hierarchical menu
411 instead of a flat list (and, indeed, even if it doesn't), then it may
412 set this function pointer to \cw{NULL}, and instead fill in the
413 alternative function pointer \cw{preset_menu}
414 (\k{backend-preset-menu}).
415
416 \S{backend-preset-menu} \cw{preset_menu()}
417
418 \c struct preset_menu *(*preset_menu)(void);
419
420 This function is the more flexible of the two APIs by which a back end
421 can define a collection of preset game parameters.
422
423 This function simply returns a complete menu hierarchy, in the form of
424 a \c{struct preset_menu} (see \k{midend-get-presets}) and further
425 submenus (if it wishes) dangling off it. There are utility functions
426 described in \k{utils-presets} to make it easy for the back end to
427 construct this menu.
428
429 If the game has no need to return a hierarchy of menus, it may instead
430 opt to implement the \cw{fetch_preset()} function (see
431 \k{backend-fetch-preset}).
432
433 The game need not fill in the \c{id} fields in the preset menu
434 structures. The mid-end will do that after it receives the structure
435 from the game, and before passing it on to the front end.
436
437 \S{backend-encode-params} \cw{encode_params()}
438
439 \c char *(*encode_params)(const game_params *params, int full);
440
441 The job of this function is to take a \c{game_params}, and encode it
442 in a string form for use in game IDs. The return value must be a
443 newly allocated C string, and \e{must} not contain a colon or a hash
444 (since those characters are used to mark the end of the parameter
445 section in a game ID).
446
447 Ideally, it should also not contain any other potentially
448 controversial punctuation; bear in mind when designing a string
449 parameter format that it will probably be used on both Windows and
450 Unix command lines under a variety of exciting shell quoting and
451 metacharacter rules. Sticking entirely to alphanumerics is the
452 safest thing; if you really need punctuation, you can probably get
453 away with commas, periods or underscores without causing anybody any
454 major inconvenience. If you venture far beyond that, you're likely
455 to irritate \e{somebody}.
456
457 (At the time of writing this, all existing games have purely
458 alphanumeric string parameter formats. Usually these involve a
459 letter denoting a parameter, followed optionally by a number giving
460 the value of that parameter, with a few mandatory parts at the
461 beginning such as numeric width and height separated by \cq{x}.)
462
463 If the \c{full} parameter is \cw{TRUE}, this function should encode
464 absolutely everything in the \c{game_params}, such that a subsequent
465 call to \cw{decode_params()} (\k{backend-decode-params}) will yield
466 an identical structure. If \c{full} is \cw{FALSE}, however, you
467 should leave out anything which is not necessary to describe a
468 \e{specific puzzle instance}, i.e. anything which only takes effect
469 when a new puzzle is \e{generated}. For example, the Solo
470 \c{game_params} includes a difficulty rating used when constructing
471 new puzzles; but a Solo game ID need not explicitly include the
472 difficulty, since to describe a puzzle once generated it's
473 sufficient to give the grid dimensions and the location and contents
474 of the clue squares. (Indeed, one might very easily type in a puzzle
475 out of a newspaper without \e{knowing} what its difficulty level is
476 in Solo's terminology.) Therefore, Solo's \cw{encode_params()} only
477 encodes the difficulty level if \c{full} is set.
478
479 \S{backend-decode-params} \cw{decode_params()}
480
481 \c void (*decode_params)(game_params *params, char const *string);
482
483 This function is the inverse of \cw{encode_params()}
484 (\k{backend-encode-params}). It parses the supplied string and fills
485 in the supplied \c{game_params} structure. Note that the structure
486 will \e{already} have been allocated: this function is not expected
487 to create a \e{new} \c{game_params}, but to modify an existing one.
488
489 This function can receive a string which only encodes a subset of
490 the parameters. The most obvious way in which this can happen is if
491 the string was constructed by \cw{encode_params()} with its \c{full}
492 parameter set to \cw{FALSE}; however, it could also happen if the
493 user typed in a parameter set manually and missed something out. Be
494 prepared to deal with a wide range of possibilities.
495
496 When dealing with a parameter which is not specified in the input
497 string, what to do requires a judgment call on the part of the
498 programmer. Sometimes it makes sense to adjust other parameters to
499 bring them into line with the new ones. In Mines, for example, you
500 would probably not want to keep the same mine count if the user
501 dropped the grid size and didn't specify one, since you might easily
502 end up with more mines than would actually fit in the grid! On the
503 other hand, sometimes it makes sense to leave the parameter alone: a
504 Solo player might reasonably expect to be able to configure size and
505 difficulty independently of one another.
506
507 This function currently has no direct means of returning an error if
508 the string cannot be parsed at all. However, the returned
509 \c{game_params} is almost always subsequently passed to
510 \cw{validate_params()} (\k{backend-validate-params}), so if you
511 really want to signal parse errors, you could always have a \c{char
512 *} in your parameters structure which stored an error message, and
513 have \cw{validate_params()} return it if it is non-\cw{NULL}.
514
515 \S{backend-free-params} \cw{free_params()}
516
517 \c void (*free_params)(game_params *params);
518
519 This function frees a \c{game_params} structure, and any subsidiary
520 allocations contained within it.
521
522 \S{backend-dup-params} \cw{dup_params()}
523
524 \c game_params *(*dup_params)(const game_params *params);
525
526 This function allocates a new \c{game_params} structure and
527 initialises it with an exact copy of the information in the one
528 provided as input. It returns a pointer to the new duplicate.
529
530 \S{backend-can-configure} \c{can_configure}
531
532 \c int can_configure;
533
534 This boolean data element is set to \cw{TRUE} if the back end
535 supports custom parameter configuration via a dialog box. If it is
536 \cw{TRUE}, then the functions \cw{configure()} and
537 \cw{custom_params()} are expected to work. See \k{backend-configure}
538 and \k{backend-custom-params} for more details.
539
540 \S{backend-configure} \cw{configure()}
541
542 \c config_item *(*configure)(const game_params *params);
543
544 This function is called when the user requests a dialog box for
545 custom parameter configuration. It returns a newly allocated array
546 of \cw{config_item} structures, describing the GUI elements required
547 in the dialog box. The array should have one more element than the
548 number of controls, since it is terminated with a \cw{C_END} marker
549 (see below). Each array element describes the control together with
550 its initial value; the front end will modify the value fields and
551 return the updated array to \cw{custom_params()} (see
552 \k{backend-custom-params}).
553
554 The \cw{config_item} structure contains the following elements:
555
556 \c char *name;
557 \c int type;
558 \c union { /* type-specific fields */ } u;
559 \e         iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
560
561 \c{name} is an ASCII string giving the textual label for a GUI
562 control. It is \e{not} expected to be dynamically allocated.
563
564 \c{type} contains one of a small number of \c{enum} values defining
565 what type of control is being described. The usable member of the
566 union field \c{u} depends on \c{type}. The valid type values are:
567
568 \dt \c{C_STRING}
569
570 \dd Describes a text input box. (This is also used for numeric
571 input. The back end does not bother informing the front end that the
572 box is numeric rather than textual; some front ends do have the
573 capacity to take this into account, but I decided it wasn't worth
574 the extra complexity in the interface.)
575
576 \lcont{
577
578 For controls of this type, \c{u.string} contains a single field
579
580 \c char *sval;
581
582 which stores a dynamically allocated string representing the contents
583 of the input box.
584
585 }
586
587 \dt \c{C_BOOLEAN}
588
589 \dd Describes a simple checkbox.
590
591 \lcont{
592
593 For controls of this type, \c{u.boolean} contains a single field
594
595 \c int bval;
596
597 which is either \cw{TRUE} or \cw{FALSE}.
598
599 }
600
601 \dt \c{C_CHOICES}
602
603 \dd Describes a drop-down list presenting one of a small number of
604 fixed choices.
605
606 \lcont{
607
608 For controls of this type, \c{u.choices} contains two fields:
609
610 \c const char *choicenames;
611 \c int selected;
612
613 \c{choicenames} contains a list of strings describing the choices. The
614 very first character of \c{sval} is used as a delimiter when
615 processing the rest (so that the strings \cq{:zero:one:two},
616 \cq{!zero!one!two} and \cq{xzeroxonextwo} all define a three-element
617 list containing \cq{zero}, \cq{one} and \cq{two}).
618
619 \c{selected} contains the index of the currently selected element,
620 numbering from zero (so that in the above example, 0 would mean
621 \cq{zero} and 2 would mean \cq{two}).
622
623 Note that \c{u.choices.choicenames} is \e{not} dynamically allocated,
624 unlike \c{u.string.sval}.
625
626 }
627
628 \dt \c{C_END}
629
630 \dd Marks the end of the array of \c{config_item}s. There is no
631 associated member of the union field \c{u} for this type.
632
633 The array returned from this function is expected to have filled in
634 the initial values of all the controls according to the input
635 \c{game_params} structure.
636
637 If the game's \c{can_configure} flag is set to \cw{FALSE}, this
638 function is never called and need not do anything at all.
639
640 \S{backend-custom-params} \cw{custom_params()}
641
642 \c game_params *(*custom_params)(const config_item *cfg);
643
644 This function is the counterpart to \cw{configure()}
645 (\k{backend-configure}). It receives as input an array of
646 \c{config_item}s which was originally created by \cw{configure()},
647 but in which the control values have since been changed in
648 accordance with user input. Its function is to read the new values
649 out of the controls and return a newly allocated \c{game_params}
650 structure representing the user's chosen parameter set.
651
652 (The front end will have modified the controls' \e{values}, but
653 there will still always be the same set of controls, in the same
654 order, as provided by \cw{configure()}. It is not necessary to check
655 the \c{name} and \c{type} fields, although you could use
656 \cw{assert()} if you were feeling energetic.)
657
658 This function is not expected to (and indeed \e{must not}) free the
659 input \c{config_item} array. (If the parameters fail to validate,
660 the dialog box will stay open.)
661
662 If the game's \c{can_configure} flag is set to \cw{FALSE}, this
663 function is never called and need not do anything at all.
664
665 \S{backend-validate-params} \cw{validate_params()}
666
667 \c const char *(*validate_params)(const game_params *params,
668 \c                                int full);
669
670 This function takes a \c{game_params} structure as input, and checks
671 that the parameters described in it fall within sensible limits. (At
672 the very least, grid dimensions should almost certainly be strictly
673 positive, for example.)
674
675 Return value is \cw{NULL} if no problems were found, or
676 alternatively a (non-dynamically-allocated) ASCII string describing
677 the error in human-readable form.
678
679 If the \c{full} parameter is set, full validation should be
680 performed: any set of parameters which would not permit generation
681 of a sensible puzzle should be faulted. If \c{full} is \e{not} set,
682 the implication is that these parameters are not going to be used
683 for \e{generating} a puzzle; so parameters which can't even sensibly
684 \e{describe} a valid puzzle should still be faulted, but parameters
685 which only affect puzzle generation should not be.
686
687 (The \c{full} option makes a difference when parameter combinations
688 are non-orthogonal. For example, Net has a boolean option
689 controlling whether it enforces a unique solution; it turns out that
690 it's impossible to generate a uniquely soluble puzzle with wrapping
691 walls and width 2, so \cw{validate_params()} will complain if you
692 ask for one. However, if the user had just been playing a unique
693 wrapping puzzle of a more sensible width, and then pastes in a game
694 ID acquired from somebody else which happens to describe a
695 \e{non}-unique wrapping width-2 puzzle, then \cw{validate_params()}
696 will be passed a \c{game_params} containing the width and wrapping
697 settings from the new game ID and the uniqueness setting from the
698 old one. This would be faulted, if it weren't for the fact that
699 \c{full} is not set during this call, so Net ignores the
700 inconsistency. The resulting \c{game_params} is never subsequently
701 used to generate a puzzle; this is a promise made by the mid-end
702 when it asks for a non-full validation.)
703
704 \H{backend-descs} Handling game descriptions
705
706 In this section I present the functions that deal with a textual
707 description of a puzzle, i.e. the part that comes after the colon in
708 a descriptive-format game ID.
709
710 \S{backend-new-desc} \cw{new_desc()}
711
712 \c char *(*new_desc)(const game_params *params, random_state *rs,
713 \c                   char **aux, int interactive);
714
715 This function is where all the really hard work gets done. This is
716 the function whose job is to randomly generate a new puzzle,
717 ensuring solubility and uniqueness as appropriate.
718
719 As input it is given a \c{game_params} structure and a random state
720 (see \k{utils-random} for the random number API). It must invent a
721 puzzle instance, encode it in string form, and return a dynamically
722 allocated C string containing that encoding.
723
724 Additionally, it may return a second dynamically allocated string in
725 \c{*aux}. (If it doesn't want to, then it can leave that parameter
726 completely alone; it isn't required to set it to \cw{NULL}, although
727 doing so is harmless.) That string, if present, will be passed to
728 \cw{solve()} (\k{backend-solve}) later on; so if the puzzle is
729 generated in such a way that a solution is known, then information
730 about that solution can be saved in \c{*aux} for \cw{solve()} to
731 use.
732
733 The \c{interactive} parameter should be ignored by almost all
734 puzzles. Its purpose is to distinguish between generating a puzzle
735 within a GUI context for immediate play, and generating a puzzle in
736 a command-line context for saving to be played later. The only
737 puzzle that currently uses this distinction (and, I fervently hope,
738 the only one which will \e{ever} need to use it) is Mines, which
739 chooses a random first-click location when generating puzzles
740 non-interactively, but which waits for the user to place the first
741 click when interactive. If you think you have come up with another
742 puzzle which needs to make use of this parameter, please think for
743 at least ten minutes about whether there is \e{any} alternative!
744
745 Note that game description strings are not required to contain an
746 encoding of parameters such as grid size; a game description is
747 never separated from the \c{game_params} it was generated with, so
748 any information contained in that structure need not be encoded
749 again in the game description.
750
751 \S{backend-validate-desc} \cw{validate_desc()}
752
753 \c const char *(*validate_desc)(const game_params *params,
754 \c                              const char *desc);
755
756 This function is given a game description, and its job is to
757 validate that it describes a puzzle which makes sense.
758
759 To some extent it's up to the user exactly how far they take the
760 phrase \q{makes sense}; there are no particularly strict rules about
761 how hard the user is permitted to shoot themself in the foot when
762 typing in a bogus game description by hand. (For example, Rectangles
763 will not verify that the sum of all the numbers in the grid equals
764 the grid's area. So a user could enter a puzzle which was provably
765 not soluble, and the program wouldn't complain; there just wouldn't
766 happen to be any sequence of moves which solved it.)
767
768 The one non-negotiable criterion is that any game description which
769 makes it through \cw{validate_desc()} \e{must not} subsequently
770 cause a crash or an assertion failure when fed to \cw{new_game()}
771 and thence to the rest of the back end.
772
773 The return value is \cw{NULL} on success, or a
774 non-dynamically-allocated C string containing an error message.
775
776 \S{backend-new-game} \cw{new_game()}
777
778 \c game_state *(*new_game)(midend *me, const game_params *params,
779 \c                         const char *desc);
780
781 This function takes a game description as input, together with its
782 accompanying \c{game_params}, and constructs a \c{game_state}
783 describing the initial state of the puzzle. It returns a newly
784 allocated \c{game_state} structure.
785
786 Almost all puzzles should ignore the \c{me} parameter. It is
787 required by Mines, which needs it for later passing to
788 \cw{midend_supersede_game_desc()} (see \k{backend-supersede}) once
789 the user has placed the first click. I fervently hope that no other
790 puzzle will be awkward enough to require it, so everybody else
791 should ignore it. As with the \c{interactive} parameter in
792 \cw{new_desc()} (\k{backend-new-desc}), if you think you have a
793 reason to need this parameter, please try very hard to think of an
794 alternative approach!
795
796 \H{backend-states} Handling game states
797
798 This section describes the functions which create and destroy
799 \c{game_state} structures.
800
801 (Well, except \cw{new_game()}, which is in \k{backend-new-game}
802 instead of under here; but it deals with game descriptions \e{and}
803 game states and it had to go in one section or the other.)
804
805 \S{backend-dup-game} \cw{dup_game()}
806
807 \c game_state *(*dup_game)(const game_state *state);
808
809 This function allocates a new \c{game_state} structure and
810 initialises it with an exact copy of the information in the one
811 provided as input. It returns a pointer to the new duplicate.
812
813 \S{backend-free-game} \cw{free_game()}
814
815 \c void (*free_game)(game_state *state);
816
817 This function frees a \c{game_state} structure, and any subsidiary
818 allocations contained within it.
819
820 \H{backend-ui} Handling \c{game_ui}
821
822 \S{backend-new-ui} \cw{new_ui()}
823
824 \c game_ui *(*new_ui)(const game_state *state);
825
826 This function allocates and returns a new \c{game_ui} structure for
827 playing a particular puzzle. It is passed a pointer to the initial
828 \c{game_state}, in case it needs to refer to that when setting up
829 the initial values for the new game.
830
831 \S{backend-free-ui} \cw{free_ui()}
832
833 \c void (*free_ui)(game_ui *ui);
834
835 This function frees a \c{game_ui} structure, and any subsidiary
836 allocations contained within it.
837
838 \S{backend-encode-ui} \cw{encode_ui()}
839
840 \c char *(*encode_ui)(const game_ui *ui);
841
842 This function encodes any \e{important} data in a \c{game_ui}
843 structure in string form. It is only called when saving a
844 half-finished game to a file.
845
846 It should be used sparingly. Almost all data in a \c{game_ui} is not
847 important enough to save. The location of the keyboard-controlled
848 cursor, for example, can be reset to a default position on reloading
849 the game without impacting the user experience. If the user should
850 somehow manage to save a game while a mouse drag was in progress,
851 then discarding that mouse drag would be an outright \e{feature}.
852
853 A typical thing that \e{would} be worth encoding in this function is
854 the Mines death counter: it's in the \c{game_ui} rather than the
855 \c{game_state} because it's too important to allow the user to
856 revert it by using Undo, and therefore it's also too important to
857 allow the user to revert it by saving and reloading. (Of course, the
858 user could edit the save file by hand... But if the user is \e{that}
859 determined to cheat, they could just as easily modify the game's
860 source.)
861
862 \S{backend-decode-ui} \cw{decode_ui()}
863
864 \c void (*decode_ui)(game_ui *ui, const char *encoding);
865
866 This function parses a string previously output by \cw{encode_ui()},
867 and writes the decoded data back into the provided \c{game_ui}
868 structure.
869
870 \S{backend-changed-state} \cw{changed_state()}
871
872 \c void (*changed_state)(game_ui *ui, const game_state *oldstate,
873 \c                       const game_state *newstate);
874
875 This function is called by the mid-end whenever the current game
876 state changes, for any reason. Those reasons include:
877
878 \b a fresh move being made by \cw{interpret_move()} and
879 \cw{execute_move()}
880
881 \b a solve operation being performed by \cw{solve()} and
882 \cw{execute_move()}
883
884 \b the user moving back and forth along the undo list by means of
885 the Undo and Redo operations
886
887 \b the user selecting Restart to go back to the initial game state.
888
889 The job of \cw{changed_state()} is to update the \c{game_ui} for
890 consistency with the new game state, if any update is necessary. For
891 example, Same Game stores data about the currently selected tile
892 group in its \c{game_ui}, and this data is intrinsically related to
893 the game state it was derived from. So it's very likely to become
894 invalid when the game state changes; thus, Same Game's
895 \cw{changed_state()} function clears the current selection whenever
896 it is called.
897
898 When \cw{anim_length()} or \cw{flash_length()} are called, you can
899 be sure that there has been a previous call to \cw{changed_state()}.
900 So \cw{changed_state()} can set up data in the \c{game_ui} which will
901 be read by \cw{anim_length()} and \cw{flash_length()}, and those
902 functions will not have to worry about being called without the data
903 having been initialised.
904
905 \H{backend-moves} Making moves
906
907 This section describes the functions which actually make moves in
908 the game: that is, the functions which process user input and end up
909 producing new \c{game_state}s.
910
911 \S{backend-interpret-move} \cw{interpret_move()}
912
913 \c char *(*interpret_move)(const game_state *state, game_ui *ui,
914 \c                         const game_drawstate *ds,
915 \c                         int x, int y, int button);
916
917 This function receives user input and processes it. Its input
918 parameters are the current \c{game_state}, the current \c{game_ui}
919 and the current \c{game_drawstate}, plus details of the input event.
920 \c{button} is either an ASCII value or a special code (listed below)
921 indicating an arrow or function key or a mouse event; when
922 \c{button} is a mouse event, \c{x} and \c{y} contain the pixel
923 coordinates of the mouse pointer relative to the top left of the
924 puzzle's drawing area.
925
926 (The pointer to the \c{game_drawstate} is marked \c{const}, because
927 \c{interpret_move} should not write to it. The normal use of that
928 pointer will be to read the game's tile size parameter in order to
929 divide mouse coordinates by it.)
930
931 \cw{interpret_move()} may return in three different ways:
932
933 \b Returning \cw{NULL} indicates that no action whatsoever occurred
934 in response to the input event; the puzzle was not interested in it
935 at all.
936
937 \b Returning the special value \cw{UI_UPDATE} indicates that the input
938 event has resulted in a change being made to the \c{game_ui} which
939 will require a redraw of the game window, but that no actual \e{move}
940 was made (i.e. no new \c{game_state} needs to be created).
941
942 \b Returning anything else indicates that a move was made and that a
943 new \c{game_state} must be created. However, instead of actually
944 constructing a new \c{game_state} itself, this function is required
945 to return a string description of the details of the move. This
946 string will be passed to \cw{execute_move()}
947 (\k{backend-execute-move}) to actually create the new
948 \c{game_state}. (Encoding moves as strings in this way means that
949 the mid-end can keep the strings as well as the game states, and the
950 strings can be written to disk when saving the game and fed to
951 \cw{execute_move()} again on reloading.)
952
953 The return value from \cw{interpret_move()} is expected to be
954 dynamically allocated if and only if it is not either \cw{NULL}
955 \e{or} the special string constant \c{UI_UPDATE}.
956
957 After this function is called, the back end is permitted to rely on
958 some subsequent operations happening in sequence:
959
960 \b \cw{execute_move()} will be called to convert this move
961 description into a new \c{game_state}
962
963 \b \cw{changed_state()} will be called with the new \c{game_state}.
964
965 This means that if \cw{interpret_move()} needs to do updates to the
966 \c{game_ui} which are easier to perform by referring to the new
967 \c{game_state}, it can safely leave them to be done in
968 \cw{changed_state()} and not worry about them failing to happen.
969
970 (Note, however, that \cw{execute_move()} may \e{also} be called in
971 other circumstances. It is only \cw{interpret_move()} which can rely
972 on a subsequent call to \cw{changed_state()}.)
973
974 The special key codes supported by this function are:
975
976 \dt \cw{LEFT_BUTTON}, \cw{MIDDLE_BUTTON}, \cw{RIGHT_BUTTON}
977
978 \dd Indicate that one of the mouse buttons was pressed down.
979
980 \dt \cw{LEFT_DRAG}, \cw{MIDDLE_DRAG}, \cw{RIGHT_DRAG}
981
982 \dd Indicate that the mouse was moved while one of the mouse buttons
983 was still down. The mid-end guarantees that when one of these events
984 is received, it will always have been preceded by a button-down
985 event (and possibly other drag events) for the same mouse button,
986 and no event involving another mouse button will have appeared in
987 between.
988
989 \dt \cw{LEFT_RELEASE}, \cw{MIDDLE_RELEASE}, \cw{RIGHT_RELEASE}
990
991 \dd Indicate that a mouse button was released.  The mid-end
992 guarantees that when one of these events is received, it will always
993 have been preceded by a button-down event (and possibly some drag
994 events) for the same mouse button, and no event involving another
995 mouse button will have appeared in between.
996
997 \dt \cw{CURSOR_UP}, \cw{CURSOR_DOWN}, \cw{CURSOR_LEFT},
998 \cw{CURSOR_RIGHT}
999
1000 \dd Indicate that an arrow key was pressed.
1001
1002 \dt \cw{CURSOR_SELECT}
1003
1004 \dd On platforms which have a prominent \q{select} button alongside
1005 their cursor keys, indicates that that button was pressed.
1006
1007 In addition, there are some modifiers which can be bitwise-ORed into
1008 the \c{button} parameter:
1009
1010 \dt \cw{MOD_CTRL}, \cw{MOD_SHFT}
1011
1012 \dd These indicate that the Control or Shift key was pressed
1013 alongside the key. They only apply to the cursor keys, not to mouse
1014 buttons or anything else.
1015
1016 \dt \cw{MOD_NUM_KEYPAD}
1017
1018 \dd This applies to some ASCII values, and indicates that the key
1019 code was input via the numeric keypad rather than the main keyboard.
1020 Some puzzles may wish to treat this differently (for example, a
1021 puzzle might want to use the numeric keypad as an eight-way
1022 directional pad), whereas others might not (a game involving numeric
1023 input probably just wants to treat the numeric keypad as numbers).
1024
1025 \dt \cw{MOD_MASK}
1026
1027 \dd This mask is the bitwise OR of all the available modifiers; you
1028 can bitwise-AND with \cw{~MOD_MASK} to strip all the modifiers off
1029 any input value.
1030
1031 \S{backend-execute-move} \cw{execute_move()}
1032
1033 \c game_state *(*execute_move)(const game_state *state, char *move);
1034
1035 This function takes an input \c{game_state} and a move string as
1036 output from \cw{interpret_move()}. It returns a newly allocated
1037 \c{game_state} which contains the result of applying the specified
1038 move to the input game state.
1039
1040 This function may return \cw{NULL} if it cannot parse the move
1041 string (and this is definitely preferable to crashing or failing an
1042 assertion, since one way this can happen is if loading a corrupt
1043 save file). However, it must not return \cw{NULL} for any move
1044 string that really was output from \cw{interpret_move()}: this is
1045 punishable by assertion failure in the mid-end.
1046
1047 \S{backend-can-solve} \c{can_solve}
1048
1049 \c int can_solve;
1050
1051 This boolean field is set to \cw{TRUE} if the game's \cw{solve()}
1052 function does something. If it's set to \cw{FALSE}, the game will
1053 not even offer the \q{Solve} menu option.
1054
1055 \S{backend-solve} \cw{solve()}
1056
1057 \c char *(*solve)(const game_state *orig, const game_state *curr,
1058 \c                const char *aux, const char **error);
1059
1060 This function is called when the user selects the \q{Solve} option
1061 from the menu.
1062
1063 It is passed two input game states: \c{orig} is the game state from
1064 the very start of the puzzle, and \c{curr} is the current one.
1065 (Different games find one or other or both of these convenient.) It
1066 is also passed the \c{aux} string saved by \cw{new_desc()}
1067 (\k{backend-new-desc}), in case that encodes important information
1068 needed to provide the solution.
1069
1070 If this function is unable to produce a solution (perhaps, for
1071 example, the game has no in-built solver so it can only solve
1072 puzzles it invented internally and has an \c{aux} string for) then
1073 it may return \cw{NULL}. If it does this, it must also set
1074 \c{*error} to an error message to be presented to the user (such as
1075 \q{Solution not known for this puzzle}); that error message is not
1076 expected to be dynamically allocated.
1077
1078 If this function \e{does} produce a solution, it returns a move string
1079 suitable for feeding to \cw{execute_move()}
1080 (\k{backend-execute-move}). Like a (non-empty) string returned from
1081 \cw{interpret_move()}, the returned string should be dynamically
1082 allocated.
1083
1084 \H{backend-drawing} Drawing the game graphics
1085
1086 This section discusses the back end functions that deal with
1087 drawing.
1088
1089 \S{backend-new-drawstate} \cw{new_drawstate()}
1090
1091 \c game_drawstate *(*new_drawstate)(drawing *dr,
1092 \c                                  const game_state *state);
1093
1094 This function allocates and returns a new \c{game_drawstate}
1095 structure for drawing a particular puzzle. It is passed a pointer to
1096 a \c{game_state}, in case it needs to refer to that when setting up
1097 any initial data.
1098
1099 This function may not rely on the puzzle having been newly started;
1100 a new draw state can be constructed at any time if the front end
1101 requests a forced redraw. For games like Pattern, in which initial
1102 game states are much simpler than general ones, this might be
1103 important to keep in mind.
1104
1105 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}) which the
1106 function might need to use to allocate blitters. (However, this
1107 isn't recommended; it's usually more sensible to wait to allocate a
1108 blitter until \cw{set_size()} is called, because that way you can
1109 tailor it to the scale at which the puzzle is being drawn.)
1110
1111 \S{backend-free-drawstate} \cw{free_drawstate()}
1112
1113 \c void (*free_drawstate)(drawing *dr, game_drawstate *ds);
1114
1115 This function frees a \c{game_drawstate} structure, and any
1116 subsidiary allocations contained within it.
1117
1118 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}), which
1119 might be required if you are freeing a blitter.
1120
1121 \S{backend-preferred-tilesize} \c{preferred_tilesize}
1122
1123 \c int preferred_tilesize;
1124
1125 Each game is required to define a single integer parameter which
1126 expresses, in some sense, the scale at which it is drawn. This is
1127 described in the APIs as \cq{tilesize}, since most puzzles are on a
1128 square (or possibly triangular or hexagonal) grid and hence a
1129 sensible interpretation of this parameter is to define it as the
1130 size of one grid tile in pixels; however, there's no actual
1131 requirement that the \q{tile size} be proportional to the game
1132 window size. Window size is required to increase monotonically with
1133 \q{tile size}, however.
1134
1135 The data element \c{preferred_tilesize} indicates the tile size
1136 which should be used in the absence of a good reason to do otherwise
1137 (such as the screen being too small, or the user explicitly
1138 requesting a resize if that ever gets implemented).
1139
1140 \S{backend-compute-size} \cw{compute_size()}
1141
1142 \c void (*compute_size)(const game_params *params, int tilesize,
1143 \c                      int *x, int *y);
1144
1145 This function is passed a \c{game_params} structure and a tile size.
1146 It returns, in \c{*x} and \c{*y}, the size in pixels of the drawing
1147 area that would be required to render a puzzle with those parameters
1148 at that tile size.
1149
1150 \S{backend-set-size} \cw{set_size()}
1151
1152 \c void (*set_size)(drawing *dr, game_drawstate *ds,
1153 \c                  const game_params *params, int tilesize);
1154
1155 This function is responsible for setting up a \c{game_drawstate} to
1156 draw at a given tile size. Typically this will simply involve
1157 copying the supplied \c{tilesize} parameter into a \c{tilesize}
1158 field inside the draw state; for some more complex games it might
1159 also involve setting up other dimension fields, or possibly
1160 allocating a blitter (see \k{drawing-blitter}).
1161
1162 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}), which is
1163 required if a blitter needs to be allocated.
1164
1165 Back ends may assume (and may enforce by assertion) that this
1166 function will be called at most once for any \c{game_drawstate}. If
1167 a puzzle needs to be redrawn at a different size, the mid-end will
1168 create a fresh drawstate.
1169
1170 \S{backend-colours} \cw{colours()}
1171
1172 \c float *(*colours)(frontend *fe, int *ncolours);
1173
1174 This function is responsible for telling the front end what colours
1175 the puzzle will need to draw itself.
1176
1177 It returns the number of colours required in \c{*ncolours}, and the
1178 return value from the function itself is a dynamically allocated
1179 array of three times that many \c{float}s, containing the red, green
1180 and blue components of each colour respectively as numbers in the
1181 range [0,1].
1182
1183 The second parameter passed to this function is a front end handle.
1184 The only things it is permitted to do with this handle are to call
1185 the front-end function called \cw{frontend_default_colour()} (see
1186 \k{frontend-default-colour}) or the utility function called
1187 \cw{game_mkhighlight()} (see \k{utils-game-mkhighlight}). (The
1188 latter is a wrapper on the former, so front end implementors only
1189 need to provide \cw{frontend_default_colour()}.) This allows
1190 \cw{colours()} to take local configuration into account when
1191 deciding on its own colour allocations. Most games use the front
1192 end's default colour as their background, apart from a few which
1193 depend on drawing relief highlights so they adjust the background
1194 colour if it's too light for highlights to show up against it.
1195
1196 Note that the colours returned from this function are for
1197 \e{drawing}, not for printing. Printing has an entirely different
1198 colour allocation policy.
1199
1200 \S{backend-anim-length} \cw{anim_length()}
1201
1202 \c float (*anim_length)(const game_state *oldstate,
1203 \c                      const game_state *newstate,
1204 \c                      int dir, game_ui *ui);
1205
1206 This function is called when a move is made, undone or redone. It is
1207 given the old and the new \c{game_state}, and its job is to decide
1208 whether the transition between the two needs to be animated or can
1209 be instant.
1210
1211 \c{oldstate} is the state that was current until this call;
1212 \c{newstate} is the state that will be current after it. \c{dir}
1213 specifies the chronological order of those states: if it is
1214 positive, then the transition is the result of a move or a redo (and
1215 so \c{newstate} is the later of the two moves), whereas if it is
1216 negative then the transition is the result of an undo (so that
1217 \c{newstate} is the \e{earlier} move).
1218
1219 If this function decides the transition should be animated, it
1220 returns the desired length of the animation in seconds. If not, it
1221 returns zero.
1222
1223 State changes as a result of a Restart operation are never animated;
1224 the mid-end will handle them internally and never consult this
1225 function at all. State changes as a result of Solve operations are
1226 also not animated by default, although you can change this for a
1227 particular game by setting a flag in \c{flags} (\k{backend-flags}).
1228
1229 The function is also passed a pointer to the local \c{game_ui}. It
1230 may refer to information in here to help with its decision (see
1231 \k{writing-conditional-anim} for an example of this), and/or it may
1232 \e{write} information about the nature of the animation which will
1233 be read later by \cw{redraw()}.
1234
1235 When this function is called, it may rely on \cw{changed_state()}
1236 having been called previously, so if \cw{anim_length()} needs to
1237 refer to information in the \c{game_ui}, then \cw{changed_state()}
1238 is a reliable place to have set that information up.
1239
1240 Move animations do not inhibit further input events. If the user
1241 continues playing before a move animation is complete, the animation
1242 will be abandoned and the display will jump straight to the final
1243 state.
1244
1245 \S{backend-flash-length} \cw{flash_length()}
1246
1247 \c float (*flash_length)(const game_state *oldstate,
1248 \c                       const game_state *newstate,
1249 \c                       int dir, game_ui *ui);
1250
1251 This function is called when a move is completed. (\q{Completed}
1252 means that not only has the move been made, but any animation which
1253 accompanied it has finished.) It decides whether the transition from
1254 \c{oldstate} to \c{newstate} merits a \q{flash}.
1255
1256 A flash is much like a move animation, but it is \e{not} interrupted
1257 by further user interface activity; it runs to completion in
1258 parallel with whatever else might be going on on the display. The
1259 only thing which will rush a flash to completion is another flash.
1260
1261 The purpose of flashes is to indicate that the game has been
1262 completed. They were introduced as a separate concept from move
1263 animations because of Net: the habit of most Net players (and
1264 certainly me) is to rotate a tile into place and immediately lock
1265 it, then move on to another tile. When you make your last move, at
1266 the instant the final tile is rotated into place the screen starts
1267 to flash to indicate victory \dash but if you then press the lock
1268 button out of habit, then the move animation is cancelled, and the
1269 victory flash does not complete. (And if you \e{don't} press the
1270 lock button, the completed grid will look untidy because there will
1271 be one unlocked square.) Therefore, I introduced a specific concept
1272 of a \q{flash} which is separate from a move animation and can
1273 proceed in parallel with move animations and any other display
1274 activity, so that the victory flash in Net is not cancelled by that
1275 final locking move.
1276
1277 The input parameters to \cw{flash_length()} are exactly the same as
1278 the ones to \cw{anim_length()}.
1279
1280 Just like \cw{anim_length()}, when this function is called, it may
1281 rely on \cw{changed_state()} having been called previously, so if it
1282 needs to refer to information in the \c{game_ui} then
1283 \cw{changed_state()} is a reliable place to have set that
1284 information up.
1285
1286 (Some games use flashes to indicate defeat as well as victory;
1287 Mines, for example, flashes in a different colour when you tread on
1288 a mine from the colour it uses when you complete the game. In order
1289 to achieve this, its \cw{flash_length()} function has to store a
1290 flag in the \c{game_ui} to indicate which flash type is required.)
1291
1292 \S{backend-status} \cw{status()}
1293
1294 \c int (*status)(const game_state *state);
1295
1296 This function returns a status value indicating whether the current
1297 game is still in play, or has been won, or has been conclusively lost.
1298 The mid-end uses this to implement \cw{midend_status()}
1299 (\k{midend-status}).
1300
1301 The return value should be +1 if the game has been successfully
1302 solved. If the game has been lost in a situation where further play is
1303 unlikely, the return value should be -1. If neither is true (so play
1304 is still ongoing), return zero.
1305
1306 Front ends may wish to use a non-zero status as a cue to proactively
1307 offer the option of starting a new game. Therefore, back ends should
1308 not return -1 if the game has been \e{technically} lost but undoing
1309 and continuing is still a realistic possibility.
1310
1311 (For instance, games with hidden information such as Guess or Mines
1312 might well return a non-zero status whenever they reveal the solution,
1313 whether or not the player guessed it correctly, on the grounds that a
1314 player would be unlikely to hide the solution and continue playing
1315 after the answer was spoiled. On the other hand, games where you can
1316 merely get into a dead end such as Same Game or Inertia might choose
1317 to return 0 in that situation, on the grounds that the player would
1318 quite likely press Undo and carry on playing.)
1319
1320 \S{backend-redraw} \cw{redraw()}
1321
1322 \c void (*redraw)(drawing *dr, game_drawstate *ds,
1323 \c                const game_state *oldstate,
1324 \c                const game_state *newstate,
1325 \c                int dir, const game_ui *ui,
1326 \c                float anim_time, float flash_time);
1327
1328 This function is responsible for actually drawing the contents of
1329 the game window, and for redrawing every time the game state or the
1330 \c{game_ui} changes.
1331
1332 The parameter \c{dr} is a drawing object which may be passed to the
1333 drawing API functions (see \k{drawing} for documentation of the
1334 drawing API). This function may not save \c{dr} and use it
1335 elsewhere; it must only use it for calling back to the drawing API
1336 functions within its own lifetime.
1337
1338 \c{ds} is the local \c{game_drawstate}, of course, and \c{ui} is the
1339 local \c{game_ui}.
1340
1341 \c{newstate} is the semantically-current game state, and is always
1342 non-\cw{NULL}. If \c{oldstate} is also non-\cw{NULL}, it means that
1343 a move has recently been made and the game is still in the process
1344 of displaying an animation linking the old and new states; in this
1345 situation, \c{anim_time} will give the length of time (in seconds)
1346 that the animation has already been running. If \c{oldstate} is
1347 \cw{NULL}, then \c{anim_time} is unused (and will hopefully be set
1348 to zero to avoid confusion).
1349
1350 \c{flash_time}, if it is is non-zero, denotes that the game is in
1351 the middle of a flash, and gives the time since the start of the
1352 flash. See \k{backend-flash-length} for general discussion of
1353 flashes.
1354
1355 The very first time this function is called for a new
1356 \c{game_drawstate}, it is expected to redraw the \e{entire} drawing
1357 area. Since this often involves drawing visual furniture which is
1358 never subsequently altered, it is often simplest to arrange this by
1359 having a special \q{first time} flag in the draw state, and
1360 resetting it after the first redraw.
1361
1362 When this function (or any subfunction) calls the drawing API, it is
1363 expected to pass colour indices which were previously defined by the
1364 \cw{colours()} function.
1365
1366 \H{backend-printing} Printing functions
1367
1368 This section discusses the back end functions that deal with
1369 printing puzzles out on paper.
1370
1371 \S{backend-can-print} \c{can_print}
1372
1373 \c int can_print;
1374
1375 This flag is set to \cw{TRUE} if the puzzle is capable of printing
1376 itself on paper. (This makes sense for some puzzles, such as Solo,
1377 which can be filled in with a pencil. Other puzzles, such as
1378 Twiddle, inherently involve moving things around and so would not
1379 make sense to print.)
1380
1381 If this flag is \cw{FALSE}, then the functions \cw{print_size()}
1382 and \cw{print()} will never be called.
1383
1384 \S{backend-can-print-in-colour} \c{can_print_in_colour}
1385
1386 \c int can_print_in_colour;
1387
1388 This flag is set to \cw{TRUE} if the puzzle is capable of printing
1389 itself differently when colour is available. For example, Map can
1390 actually print coloured regions in different \e{colours} rather than
1391 resorting to cross-hatching.
1392
1393 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, then this flag will be
1394 ignored.
1395
1396 \S{backend-print-size} \cw{print_size()}
1397
1398 \c void (*print_size)(const game_params *params, float *x, float *y);
1399
1400 This function is passed a \c{game_params} structure and a tile size.
1401 It returns, in \c{*x} and \c{*y}, the preferred size in
1402 \e{millimetres} of that puzzle if it were to be printed out on paper.
1403
1404 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, this function will never be
1405 called.
1406
1407 \S{backend-print} \cw{print()}
1408
1409 \c void (*print)(drawing *dr, const game_state *state, int tilesize);
1410
1411 This function is called when a puzzle is to be printed out on paper.
1412 It should use the drawing API functions (see \k{drawing}) to print
1413 itself.
1414
1415 This function is separate from \cw{redraw()} because it is often
1416 very different:
1417
1418 \b The printing function may not depend on pixel accuracy, since
1419 printer resolution is variable. Draw as if your canvas had infinite
1420 resolution.
1421
1422 \b The printing function sometimes needs to display things in a
1423 completely different style. Net, for example, is very different as
1424 an on-screen puzzle and as a printed one.
1425
1426 \b The printing function is often much simpler since it has no need
1427 to deal with repeated partial redraws.
1428
1429 However, there's no reason the printing and redraw functions can't
1430 share some code if they want to.
1431
1432 When this function (or any subfunction) calls the drawing API, the
1433 colour indices it passes should be colours which have been allocated
1434 by the \cw{print_*_colour()} functions within this execution of
1435 \cw{print()}. This is very different from the fixed small number of
1436 colours used in \cw{redraw()}, because printers do not have a
1437 limitation on the total number of colours that may be used. Some
1438 puzzles' printing functions might wish to allocate only one \q{ink}
1439 colour and use it for all drawing; others might wish to allocate
1440 \e{more} colours than are used on screen.
1441
1442 One possible colour policy worth mentioning specifically is that a
1443 puzzle's printing function might want to allocate the \e{same}
1444 colour indices as are used by the redraw function, so that code
1445 shared between drawing and printing does not have to keep switching
1446 its colour indices. In order to do this, the simplest thing is to
1447 make use of the fact that colour indices returned from
1448 \cw{print_*_colour()} are guaranteed to be in increasing order from
1449 zero. So if you have declared an \c{enum} defining three colours
1450 \cw{COL_BACKGROUND}, \cw{COL_THIS} and \cw{COL_THAT}, you might then
1451 write
1452
1453 \c int c;
1454 \c c = print_mono_colour(dr, 1); assert(c == COL_BACKGROUND);
1455 \c c = print_mono_colour(dr, 0); assert(c == COL_THIS);
1456 \c c = print_mono_colour(dr, 0); assert(c == COL_THAT);
1457
1458 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, this function will never be
1459 called.
1460
1461 \H{backend-misc} Miscellaneous
1462
1463 \S{backend-can-format-as-text-ever} \c{can_format_as_text_ever}
1464
1465 \c int can_format_as_text_ever;
1466
1467 This boolean field is \cw{TRUE} if the game supports formatting a
1468 game state as ASCII text (typically ASCII art) for copying to the
1469 clipboard and pasting into other applications. If it is \cw{FALSE},
1470 front ends will not offer the \q{Copy} command at all.
1471
1472 If this field is \cw{TRUE}, the game does not necessarily have to
1473 support text formatting for \e{all} games: e.g. a game which can be
1474 played on a square grid or a triangular one might only support copy
1475 and paste for the former, because triangular grids in ASCII art are
1476 just too difficult.
1477
1478 If this field is \cw{FALSE}, the functions
1479 \cw{can_format_as_text_now()} (\k{backend-can-format-as-text-now})
1480 and \cw{text_format()} (\k{backend-text-format}) are never called.
1481
1482 \S{backend-can-format-as-text-now} \c{can_format_as_text_now()}
1483
1484 \c int (*can_format_as_text_now)(const game_params *params);
1485
1486 This function is passed a \c{game_params} and returns a boolean,
1487 which is \cw{TRUE} if the game can support ASCII text output for
1488 this particular game type. If it returns \cw{FALSE}, front ends will
1489 grey out or otherwise disable the \q{Copy} command.
1490
1491 Games may enable and disable the copy-and-paste function for
1492 different game \e{parameters}, but are currently constrained to
1493 return the same answer from this function for all game \e{states}
1494 sharing the same parameters. In other words, the \q{Copy} function
1495 may enable or disable itself when the player changes game preset,
1496 but will never change during play of a single game or when another
1497 game of exactly the same type is generated.
1498
1499 This function should not take into account aspects of the game
1500 parameters which are not encoded by \cw{encode_params()}
1501 (\k{backend-encode-params}) when the \c{full} parameter is set to
1502 \cw{FALSE}. Such parameters will not necessarily match up between a
1503 call to this function and a subsequent call to \cw{text_format()}
1504 itself. (For instance, game \e{difficulty} should not affect whether
1505 the game can be copied to the clipboard. Only the actual visible
1506 \e{shape} of the game can affect that.)
1507
1508 \S{backend-text-format} \cw{text_format()}
1509
1510 \c char *(*text_format)(const game_state *state);
1511
1512 This function is passed a \c{game_state}, and returns a newly
1513 allocated C string containing an ASCII representation of that game
1514 state. It is used to implement the \q{Copy} operation in many front
1515 ends.
1516
1517 This function will only ever be called if the back end field
1518 \c{can_format_as_text_ever} (\k{backend-can-format-as-text-ever}) is
1519 \cw{TRUE} \e{and} the function \cw{can_format_as_text_now()}
1520 (\k{backend-can-format-as-text-now}) has returned \cw{TRUE} for the
1521 currently selected game parameters.
1522
1523 The returned string may contain line endings (and will probably want
1524 to), using the normal C internal \cq{\\n} convention. For
1525 consistency between puzzles, all multi-line textual puzzle
1526 representations should \e{end} with a newline as well as containing
1527 them internally. (There are currently no puzzles which have a
1528 one-line ASCII representation, so there's no precedent yet for
1529 whether that should come with a newline or not.)
1530
1531 \S{backend-wants-statusbar} \cw{wants_statusbar}
1532
1533 \c int wants_statusbar;
1534
1535 This boolean field is set to \cw{TRUE} if the puzzle has a use for a
1536 textual status line (to display score, completion status, currently
1537 active tiles, etc).
1538
1539 \S{backend-is-timed} \c{is_timed}
1540
1541 \c int is_timed;
1542
1543 This boolean field is \cw{TRUE} if the puzzle is time-critical. If
1544 so, the mid-end will maintain a game timer while the user plays.
1545
1546 If this field is \cw{FALSE}, then \cw{timing_state()} will never be
1547 called and need not do anything.
1548
1549 \S{backend-timing-state} \cw{timing_state()}
1550
1551 \c int (*timing_state)(const game_state *state, game_ui *ui);
1552
1553 This function is passed the current \c{game_state} and the local
1554 \c{game_ui}; it returns \cw{TRUE} if the game timer should currently
1555 be running.
1556
1557 A typical use for the \c{game_ui} in this function is to note when
1558 the game was first completed (by setting a flag in
1559 \cw{changed_state()} \dash see \k{backend-changed-state}), and
1560 freeze the timer thereafter so that the user can undo back through
1561 their solution process without altering their time.
1562
1563 \S{backend-flags} \c{flags}
1564
1565 \c int flags;
1566
1567 This field contains miscellaneous per-backend flags. It consists of
1568 the bitwise OR of some combination of the following:
1569
1570 \dt \cw{BUTTON_BEATS(x,y)}
1571
1572 \dd Given any \cw{x} and \cw{y} from the set \{\cw{LEFT_BUTTON},
1573 \cw{MIDDLE_BUTTON}, \cw{RIGHT_BUTTON}\}, this macro evaluates to a
1574 bit flag which indicates that when buttons \cw{x} and \cw{y} are
1575 both pressed simultaneously, the mid-end should consider \cw{x} to
1576 have priority. (In the absence of any such flags, the mid-end will
1577 always consider the most recently pressed button to have priority.)
1578
1579 \dt \cw{SOLVE_ANIMATES}
1580
1581 \dd This flag indicates that moves generated by \cw{solve()}
1582 (\k{backend-solve}) are candidates for animation just like any other
1583 move. For most games, solve moves should not be animated, so the
1584 mid-end doesn't even bother calling \cw{anim_length()}
1585 (\k{backend-anim-length}), thus saving some special-case code in
1586 each game. On the rare occasion that animated solve moves are
1587 actually required, you can set this flag.
1588
1589 \dt \cw{REQUIRE_RBUTTON}
1590
1591 \dd This flag indicates that the puzzle cannot be usefully played
1592 without the use of mouse buttons other than the left one. On some
1593 PDA platforms, this flag is used by the front end to enable
1594 right-button emulation through an appropriate gesture. Note that a
1595 puzzle is not required to set this just because it \e{uses} the
1596 right button, but only if its use of the right button is critical to
1597 playing the game. (Slant, for example, uses the right button to
1598 cycle through the three square states in the opposite order from the
1599 left button, and hence can manage fine without it.)
1600
1601 \dt \cw{REQUIRE_NUMPAD}
1602
1603 \dd This flag indicates that the puzzle cannot be usefully played
1604 without the use of number-key input. On some PDA platforms it causes
1605 an emulated number pad to appear on the screen. Similarly to
1606 \cw{REQUIRE_RBUTTON}, a puzzle need not specify this simply if its
1607 use of the number keys is not critical.
1608
1609 \H{backend-initiative} Things a back end may do on its own initiative
1610
1611 This section describes a couple of things that a back end may choose
1612 to do by calling functions elsewhere in the program, which would not
1613 otherwise be obvious.
1614
1615 \S{backend-newrs} Create a random state
1616
1617 If a back end needs random numbers at some point during normal play,
1618 it can create a fresh \c{random_state} by first calling
1619 \c{get_random_seed} (\k{frontend-get-random-seed}) and then passing
1620 the returned seed data to \cw{random_new()}.
1621
1622 This is likely not to be what you want. If a puzzle needs randomness
1623 in the middle of play, it's likely to be more sensible to store some
1624 sort of random state within the \c{game_state}, so that the random
1625 numbers are tied to the particular game state and hence the player
1626 can't simply keep undoing their move until they get numbers they
1627 like better.
1628
1629 This facility is currently used only in Net, to implement the
1630 \q{jumble} command, which sets every unlocked tile to a new random
1631 orientation. This randomness \e{is} a reasonable use of the feature,
1632 because it's non-adversarial \dash there's no advantage to the user
1633 in getting different random numbers.
1634
1635 \S{backend-supersede} Supersede its own game description
1636
1637 In response to a move, a back end is (reluctantly) permitted to call
1638 \cw{midend_supersede_game_desc()}:
1639
1640 \c void midend_supersede_game_desc(midend *me,
1641 \c                                 char *desc, char *privdesc);
1642
1643 When the user selects \q{New Game}, the mid-end calls
1644 \cw{new_desc()} (\k{backend-new-desc}) to get a new game
1645 description, and (as well as using that to generate an initial game
1646 state) stores it for the save file and for telling to the user. The
1647 function above overwrites that game description, and also splits it
1648 in two. \c{desc} becomes the new game description which is provided
1649 to the user on request, and is also the one used to construct a new
1650 initial game state if the user selects \q{Restart}. \c{privdesc} is
1651 a \q{private} game description, used to reconstruct the game's
1652 initial state when reloading.
1653
1654 The distinction between the two, as well as the need for this
1655 function at all, comes from Mines. Mines begins with a blank grid
1656 and no idea of where the mines actually are; \cw{new_desc()} does
1657 almost no work in interactive mode, and simply returns a string
1658 encoding the \c{random_state}. When the user first clicks to open a
1659 tile, \e{then} Mines generates the mine positions, in such a way
1660 that the game is soluble from that starting point. Then it uses this
1661 function to supersede the random-state game description with a
1662 proper one. But it needs two: one containing the initial click
1663 location (because that's what you want to happen if you restart the
1664 game, and also what you want to send to a friend so that they play
1665 \e{the same game} as you), and one without the initial click
1666 location (because when you save and reload the game, you expect to
1667 see the same blank initial state as you had before saving).
1668
1669 I should stress again that this function is a horrid hack. Nobody
1670 should use it if they're not Mines; if you think you need to use it,
1671 think again repeatedly in the hope of finding a better way to do
1672 whatever it was you needed to do.
1673
1674 \C{drawing} The drawing API
1675
1676 The back end function \cw{redraw()} (\k{backend-redraw}) is required
1677 to draw the puzzle's graphics on the window's drawing area, or on
1678 paper if the puzzle is printable. To do this portably, it is
1679 provided with a drawing API allowing it to talk directly to the
1680 front end. In this chapter I document that API, both for the benefit
1681 of back end authors trying to use it and for front end authors
1682 trying to implement it.
1683
1684 The drawing API as seen by the back end is a collection of global
1685 functions, each of which takes a pointer to a \c{drawing} structure
1686 (a \q{drawing object}). These objects are supplied as parameters to
1687 the back end's \cw{redraw()} and \cw{print()} functions.
1688
1689 In fact these global functions are not implemented directly by the
1690 front end; instead, they are implemented centrally in \c{drawing.c}
1691 and form a small piece of middleware. The drawing API as supplied by
1692 the front end is a structure containing a set of function pointers,
1693 plus a \cq{void *} handle which is passed to each of those
1694 functions. This enables a single front end to switch between
1695 multiple implementations of the drawing API if necessary. For
1696 example, the Windows API supplies a printing mechanism integrated
1697 into the same GDI which deals with drawing in windows, and therefore
1698 the same API implementation can handle both drawing and printing;
1699 but on Unix, the most common way for applications to print is by
1700 producing PostScript output directly, and although it would be
1701 \e{possible} to write a single (say) \cw{draw_rect()} function which
1702 checked a global flag to decide whether to do GTK drawing operations
1703 or output PostScript to a file, it's much nicer to have two separate
1704 functions and switch between them as appropriate.
1705
1706 When drawing, the puzzle window is indexed by pixel coordinates,
1707 with the top left pixel defined as \cw{(0,0)} and the bottom right
1708 pixel \cw{(w-1,h-1)}, where \c{w} and \c{h} are the width and height
1709 values returned by the back end function \cw{compute_size()}
1710 (\k{backend-compute-size}).
1711
1712 When printing, the puzzle's print area is indexed in exactly the
1713 same way (with an arbitrary tile size provided by the printing
1714 module \c{printing.c}), to facilitate sharing of code between the
1715 drawing and printing routines. However, when printing, puzzles may
1716 no longer assume that the coordinate unit has any relationship to a
1717 pixel; the printer's actual resolution might very well not even be
1718 known at print time, so the coordinate unit might be smaller or
1719 larger than a pixel. Puzzles' print functions should restrict
1720 themselves to drawing geometric shapes rather than fiddly pixel
1721 manipulation.
1722
1723 \e{Puzzles' redraw functions may assume that the surface they draw
1724 on is persistent}. It is the responsibility of every front end to
1725 preserve the puzzle's window contents in the face of GUI window
1726 expose issues and similar. It is not permissible to request that the
1727 back end redraw any part of a window that it has already drawn,
1728 unless something has actually changed as a result of making moves in
1729 the puzzle.
1730
1731 Most front ends accomplish this by having the drawing routines draw
1732 on a stored bitmap rather than directly on the window, and copying
1733 the bitmap to the window every time a part of the window needs to be
1734 redrawn. Therefore, it is vitally important that whenever the back
1735 end does any drawing it informs the front end of which parts of the
1736 window it has accessed, and hence which parts need repainting. This
1737 is done by calling \cw{draw_update()} (\k{drawing-draw-update}).
1738
1739 Persistence of old drawing is convenient. However, a puzzle should
1740 be very careful about how it updates its drawing area. The problem
1741 is that some front ends do anti-aliased drawing: rather than simply
1742 choosing between leaving each pixel untouched or painting it a
1743 specified colour, an antialiased drawing function will \e{blend} the
1744 original and new colours in pixels at a figure's boundary according
1745 to the proportion of the pixel occupied by the figure (probably
1746 modified by some heuristic fudge factors). All of this produces a
1747 smoother appearance for curves and diagonal lines.
1748
1749 An unfortunate effect of drawing an anti-aliased figure repeatedly
1750 is that the pixels around the figure's boundary come steadily more
1751 saturated with \q{ink} and the boundary appears to \q{spread out}.
1752 Worse, redrawing a figure in a different colour won't fully paint
1753 over the old boundary pixels, so the end result is a rather ugly
1754 smudge.
1755
1756 A good strategy to avoid unpleasant anti-aliasing artifacts is to
1757 identify a number of rectangular areas which need to be redrawn,
1758 clear them to the background colour, and then redraw their contents
1759 from scratch, being careful all the while not to stray beyond the
1760 boundaries of the original rectangles. The \cw{clip()} function
1761 (\k{drawing-clip}) comes in very handy here. Games based on a square
1762 grid can often do this fairly easily. Other games may need to be
1763 somewhat more careful. For example, Loopy's redraw function first
1764 identifies portions of the display which need to be updated. Then,
1765 if the changes are fairly well localised, it clears and redraws a
1766 rectangle containing each changed area. Otherwise, it gives up and
1767 redraws the entire grid from scratch.
1768
1769 It is possible to avoid clearing to background and redrawing from
1770 scratch if one is very careful about which drawing functions one
1771 uses: if a function is documented as not anti-aliasing under some
1772 circumstances, you can rely on each pixel in a drawing either being
1773 left entirely alone or being set to the requested colour, with no
1774 blending being performed.
1775
1776 In the following sections I first discuss the drawing API as seen by
1777 the back end, and then the \e{almost} identical function-pointer
1778 form seen by the front end.
1779
1780 \H{drawing-backend} Drawing API as seen by the back end
1781
1782 This section documents the back-end drawing API, in the form of
1783 functions which take a \c{drawing} object as an argument.
1784
1785 \S{drawing-draw-rect} \cw{draw_rect()}
1786
1787 \c void draw_rect(drawing *dr, int x, int y, int w, int h,
1788 \c                int colour);
1789
1790 Draws a filled rectangle in the puzzle window.
1791
1792 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
1793 rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus, the
1794 horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
1795 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
1796 inclusive.
1797
1798 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1799 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1800
1801 There is no separate pixel-plotting function. If you want to plot a
1802 single pixel, the approved method is to use \cw{draw_rect()} with
1803 width and height set to 1.
1804
1805 Unlike many of the other drawing functions, this function is
1806 guaranteed to be pixel-perfect: the rectangle will be sharply
1807 defined and not anti-aliased or anything like that.
1808
1809 This function may be used for both drawing and printing.
1810
1811 \S{drawing-draw-rect-outline} \cw{draw_rect_outline()}
1812
1813 \c void draw_rect_outline(drawing *dr, int x, int y, int w, int h,
1814 \c                        int colour);
1815
1816 Draws an outline rectangle in the puzzle window.
1817
1818 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
1819 rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus, the
1820 horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
1821 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
1822 inclusive.
1823
1824 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1825 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1826
1827 From a back end perspective, this function may be considered to be
1828 part of the drawing API. However, front ends are not required to
1829 implement it, since it is actually implemented centrally (in
1830 \cw{misc.c}) as a wrapper on \cw{draw_polygon()}.
1831
1832 This function may be used for both drawing and printing.
1833
1834 \S{drawing-draw-line} \cw{draw_line()}
1835
1836 \c void draw_line(drawing *dr, int x1, int y1, int x2, int y2,
1837 \c                int colour);
1838
1839 Draws a straight line in the puzzle window.
1840
1841 \c{x1} and \c{y1} give the coordinates of one end of the line.
1842 \c{x2} and \c{y2} give the coordinates of the other end. The line
1843 drawn includes both those points.
1844
1845 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1846 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1847
1848 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1849 Therefore, do not assume that you can erase a line by drawing the
1850 same line over it in the background colour; anti-aliasing might lead
1851 to perceptible ghost artefacts around the vanished line. Horizontal
1852 and vertical lines, however, are pixel-perfect and not anti-aliased.
1853
1854 This function may be used for both drawing and printing.
1855
1856 \S{drawing-draw-polygon} \cw{draw_polygon()}
1857
1858 \c void draw_polygon(drawing *dr, int *coords, int npoints,
1859 \c                   int fillcolour, int outlinecolour);
1860
1861 Draws an outlined or filled polygon in the puzzle window.
1862
1863 \c{coords} is an array of \cw{(2*npoints)} integers, containing the
1864 \c{x} and \c{y} coordinates of \c{npoints} vertices.
1865
1866 \c{fillcolour} and \c{outlinecolour} are integer indices into the
1867 colours array returned by the back end function \cw{colours()}
1868 (\k{backend-colours}). \c{fillcolour} may also be \cw{-1} to
1869 indicate that the polygon should be outlined only.
1870
1871 The polygon defined by the specified list of vertices is first
1872 filled in \c{fillcolour}, if specified, and then outlined in
1873 \c{outlinecolour}.
1874
1875 \c{outlinecolour} may \e{not} be \cw{-1}; it must be a valid colour
1876 (and front ends are permitted to enforce this by assertion). This is
1877 because different platforms disagree on whether a filled polygon
1878 should include its boundary line or not, so drawing \e{only} a
1879 filled polygon would have non-portable effects. If you want your
1880 filled polygon not to have a visible outline, you must set
1881 \c{outlinecolour} to the same as \c{fillcolour}.
1882
1883 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1884 Therefore, do not assume that you can erase a polygon by drawing the
1885 same polygon over it in the background colour. Also, be prepared for
1886 the polygon to extend a pixel beyond its obvious bounding box as a
1887 result of this; if you really need it not to do this to avoid
1888 interfering with other delicate graphics, you should probably use
1889 \cw{clip()} (\k{drawing-clip}). You can rely on horizontal and
1890 vertical lines not being anti-aliased.
1891
1892 This function may be used for both drawing and printing.
1893
1894 \S{drawing-draw-circle} \cw{draw_circle()}
1895
1896 \c void draw_circle(drawing *dr, int cx, int cy, int radius,
1897 \c                  int fillcolour, int outlinecolour);
1898
1899 Draws an outlined or filled circle in the puzzle window.
1900
1901 \c{cx} and \c{cy} give the coordinates of the centre of the circle.
1902 \c{radius} gives its radius. The total horizontal pixel extent of
1903 the circle is from \c{cx-radius+1} to \c{cx+radius-1} inclusive, and
1904 the vertical extent similarly around \c{cy}.
1905
1906 \c{fillcolour} and \c{outlinecolour} are integer indices into the
1907 colours array returned by the back end function \cw{colours()}
1908 (\k{backend-colours}). \c{fillcolour} may also be \cw{-1} to
1909 indicate that the circle should be outlined only.
1910
1911 The circle is first filled in \c{fillcolour}, if specified, and then
1912 outlined in \c{outlinecolour}.
1913
1914 \c{outlinecolour} may \e{not} be \cw{-1}; it must be a valid colour
1915 (and front ends are permitted to enforce this by assertion). This is
1916 because different platforms disagree on whether a filled circle
1917 should include its boundary line or not, so drawing \e{only} a
1918 filled circle would have non-portable effects. If you want your
1919 filled circle not to have a visible outline, you must set
1920 \c{outlinecolour} to the same as \c{fillcolour}.
1921
1922 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1923 Therefore, do not assume that you can erase a circle by drawing the
1924 same circle over it in the background colour. Also, be prepared for
1925 the circle to extend a pixel beyond its obvious bounding box as a
1926 result of this; if you really need it not to do this to avoid
1927 interfering with other delicate graphics, you should probably use
1928 \cw{clip()} (\k{drawing-clip}).
1929
1930 This function may be used for both drawing and printing.
1931
1932 \S{drawing-draw-thick-line} \cw{draw_thick_line()}
1933
1934 \c void draw_thick_line(drawing *dr, float thickness,
1935 \c                      float x1, float y1, float x2, float y2,
1936 \c                      int colour)
1937
1938 Draws a line in the puzzle window, giving control over the line's
1939 thickness.
1940
1941 \c{x1} and \c{y1} give the coordinates of one end of the line.
1942 \c{x2} and \c{y2} give the coordinates of the other end.
1943 \c{thickness} gives the thickness of the line, in pixels.
1944
1945 Note that the coordinates and thickness are floating-point: the
1946 continuous coordinate system is in effect here. It's important to
1947 be able to address points with better-than-pixel precision in this
1948 case, because one can't otherwise properly express the endpoints of
1949 lines with both odd and even thicknesses.
1950
1951 Some platforms may perform anti-aliasing on this function. The
1952 precise pixels affected by a thick-line drawing operation may vary
1953 between platforms, and no particular guarantees are provided.
1954 Indeed, even horizontal or vertical lines may be anti-aliased.
1955
1956 This function may be used for both drawing and printing.
1957
1958 If the specified thickness is less than 1.0, 1.0 is used.
1959 This ensures that thin lines are visible even at small scales.
1960
1961 \S{drawing-draw-text} \cw{draw_text()}
1962
1963 \c void draw_text(drawing *dr, int x, int y, int fonttype,
1964 \c                int fontsize, int align, int colour,
1965 \c                const char *text);
1966
1967 Draws text in the puzzle window.
1968
1969 \c{x} and \c{y} give the coordinates of a point. The relation of
1970 this point to the location of the text is specified by \c{align},
1971 which is a bitwise OR of horizontal and vertical alignment flags:
1972
1973 \dt \cw{ALIGN_VNORMAL}
1974
1975 \dd Indicates that \c{y} is aligned with the baseline of the text.
1976
1977 \dt \cw{ALIGN_VCENTRE}
1978
1979 \dd Indicates that \c{y} is aligned with the vertical centre of the
1980 text. (In fact, it's aligned with the vertical centre of normal
1981 \e{capitalised} text: displaying two pieces of text with
1982 \cw{ALIGN_VCENTRE} at the same \cw{y}-coordinate will cause their
1983 baselines to be aligned with one another, even if one is an ascender
1984 and the other a descender.)
1985
1986 \dt \cw{ALIGN_HLEFT}
1987
1988 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the left-hand end of the
1989 text.
1990
1991 \dt \cw{ALIGN_HCENTRE}
1992
1993 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the horizontal centre of
1994 the text.
1995
1996 \dt \cw{ALIGN_HRIGHT}
1997
1998 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the right-hand end of the
1999 text.
2000
2001 \c{fonttype} is either \cw{FONT_FIXED} or \cw{FONT_VARIABLE}, for a
2002 monospaced or proportional font respectively. (No more detail than
2003 that may be specified; it would only lead to portability issues
2004 between different platforms.)
2005
2006 \c{fontsize} is the desired size, in pixels, of the text. This size
2007 corresponds to the overall point size of the text, not to any
2008 internal dimension such as the cap-height.
2009
2010 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
2011 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
2012
2013 This function may be used for both drawing and printing.
2014
2015 The character set used to encode the text passed to this function is
2016 specified \e{by the drawing object}, although it must be a superset
2017 of ASCII. If a puzzle wants to display text that is not contained in
2018 ASCII, it should use the \cw{text_fallback()} function
2019 (\k{drawing-text-fallback}) to query the drawing object for an
2020 appropriate representation of the characters it wants.
2021
2022 \S{drawing-text-fallback} \cw{text_fallback()}
2023
2024 \c char *text_fallback(drawing *dr, const char *const *strings,
2025 \c                     int nstrings);
2026
2027 This function is used to request a translation of UTF-8 text into
2028 whatever character encoding is expected by the drawing object's
2029 implementation of \cw{draw_text()}.
2030
2031 The input is a list of strings encoded in UTF-8: \cw{nstrings} gives
2032 the number of strings in the list, and \cw{strings[0]},
2033 \cw{strings[1]}, ..., \cw{strings[nstrings-1]} are the strings
2034 themselves.
2035
2036 The returned string (which is dynamically allocated and must be
2037 freed when finished with) is derived from the first string in the
2038 list that the drawing object expects to be able to display reliably;
2039 it will consist of that string translated into the character set
2040 expected by \cw{draw_text()}.
2041
2042 Drawing implementations are not required to handle anything outside
2043 ASCII, but are permitted to assume that \e{some} string will be
2044 successfully translated. So every call to this function must include
2045 a string somewhere in the list (presumably the last element) which
2046 consists of nothing but ASCII, to be used by any front end which
2047 cannot handle anything else.
2048
2049 For example, if a puzzle wished to display a string including a
2050 multiplication sign (U+00D7 in Unicode, represented by the bytes C3
2051 97 in UTF-8), it might do something like this:
2052
2053 \c static const char *const times_signs[] = { "\xC3\x97", "x" };
2054 \c char *times_sign = text_fallback(dr, times_signs, 2);
2055 \c sprintf(buffer, "%d%s%d", width, times_sign, height);
2056 \c draw_text(dr, x, y, font, size, align, colour, buffer);
2057 \c sfree(buffer);
2058
2059 which would draw a string with a times sign in the middle on
2060 platforms that support it, and fall back to a simple ASCII \cq{x}
2061 where there was no alternative.
2062
2063 \S{drawing-clip} \cw{clip()}
2064
2065 \c void clip(drawing *dr, int x, int y, int w, int h);
2066
2067 Establishes a clipping rectangle in the puzzle window.
2068
2069 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
2070 clipping rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus,
2071 the horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
2072 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
2073 inclusive. (These are exactly the same semantics as
2074 \cw{draw_rect()}.)
2075
2076 After this call, no drawing operation will affect anything outside
2077 the specified rectangle. The effect can be reversed by calling
2078 \cw{unclip()} (\k{drawing-unclip}). The clipping rectangle is
2079 pixel-perfect: pixels within the rectangle are affected as usual by
2080 drawing functions; pixels outside are completely untouched.
2081
2082 Back ends should not assume that a clipping rectangle will be
2083 automatically cleared up by the front end if it's left lying around;
2084 that might work on current front ends, but shouldn't be relied upon.
2085 Always explicitly call \cw{unclip()}.
2086
2087 This function may be used for both drawing and printing.
2088
2089 \S{drawing-unclip} \cw{unclip()}
2090
2091 \c void unclip(drawing *dr);
2092
2093 Reverts the effect of a previous call to \cw{clip()}. After this
2094 call, all drawing operations will be able to affect the entire
2095 puzzle window again.
2096
2097 This function may be used for both drawing and printing.
2098
2099 \S{drawing-draw-update} \cw{draw_update()}
2100
2101 \c void draw_update(drawing *dr, int x, int y, int w, int h);
2102
2103 Informs the front end that a rectangular portion of the puzzle
2104 window has been drawn on and needs to be updated.
2105
2106 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
2107 update rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus,
2108 the horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
2109 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
2110 inclusive. (These are exactly the same semantics as
2111 \cw{draw_rect()}.)
2112
2113 The back end redraw function \e{must} call this function to report
2114 any changes it has made to the window. Otherwise, those changes may
2115 not become immediately visible, and may then appear at an
2116 unpredictable subsequent time such as the next time the window is
2117 covered and re-exposed.
2118
2119 This function is only important when drawing. It may be called when
2120 printing as well, but doing so is not compulsory, and has no effect.
2121 (So if you have a shared piece of code between the drawing and
2122 printing routines, that code may safely call \cw{draw_update()}.)
2123
2124 \S{drawing-status-bar} \cw{status_bar()}
2125
2126 \c void status_bar(drawing *dr, const char *text);
2127
2128 Sets the text in the game's status bar to \c{text}. The text is copied
2129 from the supplied buffer, so the caller is free to deallocate or
2130 modify the buffer after use.
2131
2132 (This function is not exactly a \e{drawing} function, but it shares
2133 with the drawing API the property that it may only be called from
2134 within the back end redraw function, so this is as good a place as
2135 any to document it.)
2136
2137 The supplied text is filtered through the mid-end for optional
2138 rewriting before being passed on to the front end; the mid-end will
2139 prepend the current game time if the game is timed (and may in
2140 future perform other rewriting if it seems like a good idea).
2141
2142 This function is for drawing only; it must never be called during
2143 printing.
2144
2145 \S{drawing-blitter} Blitter functions
2146
2147 This section describes a group of related functions which save and
2148 restore a section of the puzzle window. This is most commonly used
2149 to implement user interfaces involving dragging a puzzle element
2150 around the window: at the end of each call to \cw{redraw()}, if an
2151 object is currently being dragged, the back end saves the window
2152 contents under that location and then draws the dragged object, and
2153 at the start of the next \cw{redraw()} the first thing it does is to
2154 restore the background.
2155
2156 The front end defines an opaque type called a \c{blitter}, which is
2157 capable of storing a rectangular area of a specified size.
2158
2159 Blitter functions are for drawing only; they must never be called
2160 during printing.
2161
2162 \S2{drawing-blitter-new} \cw{blitter_new()}
2163
2164 \c blitter *blitter_new(drawing *dr, int w, int h);
2165
2166 Creates a new blitter object which stores a rectangle of size \c{w}
2167 by \c{h} pixels. Returns a pointer to the blitter object.
2168
2169 Blitter objects are best stored in the \c{game_drawstate}. A good
2170 time to create them is in the \cw{set_size()} function
2171 (\k{backend-set-size}), since it is at this point that you first
2172 know how big a rectangle they will need to save.
2173
2174 \S2{drawing-blitter-free} \cw{blitter_free()}
2175
2176 \c void blitter_free(drawing *dr, blitter *bl);
2177
2178 Disposes of a blitter object. Best called in \cw{free_drawstate()}.
2179 (However, check that the blitter object is not \cw{NULL} before
2180 attempting to free it; it is possible that a draw state might be
2181 created and freed without ever having \cw{set_size()} called on it
2182 in between.)
2183
2184 \S2{drawing-blitter-save} \cw{blitter_save()}
2185
2186 \c void blitter_save(drawing *dr, blitter *bl, int x, int y);
2187
2188 This is a true drawing API function, in that it may only be called
2189 from within the game redraw routine. It saves a rectangular portion
2190 of the puzzle window into the specified blitter object.
2191
2192 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left corner of the
2193 saved rectangle. The rectangle's width and height are the ones
2194 specified when the blitter object was created.
2195
2196 This function is required to cope and do the right thing if \c{x}
2197 and \c{y} are out of range. (The right thing probably means saving
2198 whatever part of the blitter rectangle overlaps with the visible
2199 area of the puzzle window.)
2200
2201 \S2{drawing-blitter-load} \cw{blitter_load()}
2202
2203 \c void blitter_load(drawing *dr, blitter *bl, int x, int y);
2204
2205 This is a true drawing API function, in that it may only be called
2206 from within the game redraw routine. It restores a rectangular
2207 portion of the puzzle window from the specified blitter object.
2208
2209 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left corner of the
2210 rectangle to be restored. The rectangle's width and height are the
2211 ones specified when the blitter object was created.
2212
2213 Alternatively, you can specify both \c{x} and \c{y} as the special
2214 value \cw{BLITTER_FROMSAVED}, in which case the rectangle will be
2215 restored to exactly where it was saved from. (This is probably what
2216 you want to do almost all the time, if you're using blitters to
2217 implement draggable puzzle elements.)
2218
2219 This function is required to cope and do the right thing if \c{x}
2220 and \c{y} (or the equivalent ones saved in the blitter) are out of
2221 range. (The right thing probably means restoring whatever part of
2222 the blitter rectangle overlaps with the visible area of the puzzle
2223 window.)
2224
2225 If this function is called on a blitter which had previously been
2226 saved from a partially out-of-range rectangle, then the parts of the
2227 saved bitmap which were not visible at save time are undefined. If
2228 the blitter is restored to a different position so as to make those
2229 parts visible, the effect on the drawing area is undefined.
2230
2231 \S{print-mono-colour} \cw{print_mono_colour()}
2232
2233 \c int print_mono_colour(drawing *dr, int grey);
2234
2235 This function allocates a colour index for a simple monochrome
2236 colour during printing.
2237
2238 \c{grey} must be 0 or 1. If \c{grey} is 0, the colour returned is
2239 black; if \c{grey} is 1, the colour is white.
2240
2241 \S{print-grey-colour} \cw{print_grey_colour()}
2242
2243 \c int print_grey_colour(drawing *dr, float grey);
2244
2245 This function allocates a colour index for a grey-scale colour
2246 during printing.
2247
2248 \c{grey} may be any number between 0 (black) and 1 (white); for
2249 example, 0.5 indicates a medium grey.
2250
2251 The chosen colour will be rendered to the limits of the printer's
2252 halftoning capability.
2253
2254 \S{print-hatched-colour} \cw{print_hatched_colour()}
2255
2256 \c int print_hatched_colour(drawing *dr, int hatch);
2257
2258 This function allocates a colour index which does not represent a
2259 literal \e{colour}. Instead, regions shaded in this colour will be
2260 hatched with parallel lines. The \c{hatch} parameter defines what
2261 type of hatching should be used in place of this colour:
2262
2263 \dt \cw{HATCH_SLASH}
2264
2265 \dd This colour will be hatched by lines slanting to the right at 45
2266 degrees. 
2267
2268 \dt \cw{HATCH_BACKSLASH}
2269
2270 \dd This colour will be hatched by lines slanting to the left at 45
2271 degrees.
2272
2273 \dt \cw{HATCH_HORIZ}
2274
2275 \dd This colour will be hatched by horizontal lines.
2276
2277 \dt \cw{HATCH_VERT}
2278
2279 \dd This colour will be hatched by vertical lines.
2280
2281 \dt \cw{HATCH_PLUS}
2282
2283 \dd This colour will be hatched by criss-crossing horizontal and
2284 vertical lines.
2285
2286 \dt \cw{HATCH_X}
2287
2288 \dd This colour will be hatched by criss-crossing diagonal lines.
2289
2290 Colours defined to use hatching may not be used for drawing lines or
2291 text; they may only be used for filling areas. That is, they may be
2292 used as the \c{fillcolour} parameter to \cw{draw_circle()} and
2293 \cw{draw_polygon()}, and as the colour parameter to
2294 \cw{draw_rect()}, but may not be used as the \c{outlinecolour}
2295 parameter to \cw{draw_circle()} or \cw{draw_polygon()}, or with
2296 \cw{draw_line()} or \cw{draw_text()}.
2297
2298 \S{print-rgb-mono-colour} \cw{print_rgb_mono_colour()}
2299
2300 \c int print_rgb_mono_colour(drawing *dr, float r, float g,
2301 \c                           float b, float grey);
2302
2303 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2304 colour during printing.
2305
2306 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2307
2308 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2309 and either pure black or pure white will be used instead, according
2310 to the \q{grey} parameter. (The fallback colour is the same as the
2311 one which would be allocated by \cw{print_mono_colour(grey)}.)
2312
2313 \S{print-rgb-grey-colour} \cw{print_rgb_grey_colour()}
2314
2315 \c int print_rgb_grey_colour(drawing *dr, float r, float g,
2316 \c                           float b, float grey);
2317
2318 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2319 colour during printing.
2320
2321 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2322
2323 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2324 and a shade of grey given by the \c{grey} parameter will be used
2325 instead. (The fallback colour is the same as the one which would be
2326 allocated by \cw{print_grey_colour(grey)}.)
2327
2328 \S{print-rgb-hatched-colour} \cw{print_rgb_hatched_colour()}
2329
2330 \c int print_rgb_hatched_colour(drawing *dr, float r, float g,
2331 \c                              float b, float hatched);
2332
2333 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2334 colour during printing.
2335
2336 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2337
2338 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2339 and a form of cross-hatching given by the \c{hatch} parameter will
2340 be used instead; see \k{print-hatched-colour} for the possible
2341 values of this parameter. (The fallback colour is the same as the
2342 one which would be allocated by \cw{print_hatched_colour(hatch)}.)
2343
2344 \S{print-line-width} \cw{print_line_width()}
2345
2346 \c void print_line_width(drawing *dr, int width);
2347
2348 This function is called to set the thickness of lines drawn during
2349 printing. It is meaningless in drawing: all lines drawn by
2350 \cw{draw_line()}, \cw{draw_circle} and \cw{draw_polygon()} are one
2351 pixel in thickness. However, in printing there is no clear
2352 definition of a pixel and so line widths must be explicitly
2353 specified.
2354
2355 The line width is specified in the usual coordinate system. Note,
2356 however, that it is a hint only: the central printing system may
2357 choose to vary line thicknesses at user request or due to printer
2358 capabilities.
2359
2360 \S{print-line-dotted} \cw{print_line_dotted()}
2361
2362 \c void print_line_dotted(drawing *dr, int dotted);
2363
2364 This function is called to toggle the drawing of dotted lines during
2365 printing. It is not supported during drawing.
2366
2367 The parameter \cq{dotted} is a boolean; \cw{TRUE} means that future
2368 lines drawn by \cw{draw_line()}, \cw{draw_circle} and
2369 \cw{draw_polygon()} will be dotted, and \cw{FALSE} means that they
2370 will be solid.
2371
2372 Some front ends may impose restrictions on the width of dotted
2373 lines. Asking for a dotted line via this front end will override any
2374 line width request if the front end requires it.
2375
2376 \H{drawing-frontend} The drawing API as implemented by the front end
2377
2378 This section describes the drawing API in the function-pointer form
2379 in which it is implemented by a front end.
2380
2381 (It isn't only platform-specific front ends which implement this
2382 API; the platform-independent module \c{ps.c} also provides an
2383 implementation of it which outputs PostScript. Thus, any platform
2384 which wants to do PS printing can do so with minimum fuss.)
2385
2386 The following entries all describe function pointer fields in a
2387 structure called \c{drawing_api}. Each of the functions takes a
2388 \cq{void *} context pointer, which it should internally cast back to
2389 a more useful type. Thus, a drawing \e{object} (\c{drawing *)}
2390 suitable for passing to the back end redraw or printing functions
2391 is constructed by passing a \c{drawing_api} and a \cq{void *} to the
2392 function \cw{drawing_new()} (see \k{drawing-new}).
2393
2394 \S{drawingapi-draw-text} \cw{draw_text()}
2395
2396 \c void (*draw_text)(void *handle, int x, int y, int fonttype,
2397 \c                   int fontsize, int align, int colour,
2398 \c                   const char *text);
2399
2400 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_text()}
2401 function; see \k{drawing-draw-text}.
2402
2403 \S{drawingapi-draw-rect} \cw{draw_rect()}
2404
2405 \c void (*draw_rect)(void *handle, int x, int y, int w, int h,
2406 \c                   int colour);
2407
2408 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_rect()}
2409 function; see \k{drawing-draw-rect}.
2410
2411 \S{drawingapi-draw-line} \cw{draw_line()}
2412
2413 \c void (*draw_line)(void *handle, int x1, int y1, int x2, int y2,
2414 \c                   int colour);
2415
2416 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_line()}
2417 function; see \k{drawing-draw-line}.
2418
2419 \S{drawingapi-draw-polygon} \cw{draw_polygon()}
2420
2421 \c void (*draw_polygon)(void *handle, int *coords, int npoints,
2422 \c                      int fillcolour, int outlinecolour);
2423
2424 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_polygon()}
2425 function; see \k{drawing-draw-polygon}.
2426
2427 \S{drawingapi-draw-circle} \cw{draw_circle()}
2428
2429 \c void (*draw_circle)(void *handle, int cx, int cy, int radius,
2430 \c                     int fillcolour, int outlinecolour);
2431
2432 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_circle()}
2433 function; see \k{drawing-draw-circle}.
2434
2435 \S{drawingapi-draw-thick-line} \cw{draw_thick_line()}
2436
2437 \c void draw_thick_line(drawing *dr, float thickness,
2438 \c                      float x1, float y1, float x2, float y2,
2439 \c                      int colour)
2440
2441 This function behaves exactly like the back end
2442 \cw{draw_thick_line()} function; see \k{drawing-draw-thick-line}.
2443
2444 An implementation of this API which doesn't provide high-quality
2445 rendering of thick lines is permitted to define this function
2446 pointer to be \cw{NULL}. The middleware in \cw{drawing.c} will notice
2447 and provide a low-quality alternative using \cw{draw_polygon()}.
2448
2449 \S{drawingapi-draw-update} \cw{draw_update()}
2450
2451 \c void (*draw_update)(void *handle, int x, int y, int w, int h);
2452
2453 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_update()}
2454 function; see \k{drawing-draw-update}.
2455
2456 An implementation of this API which only supports printing is
2457 permitted to define this function pointer to be \cw{NULL} rather
2458 than bothering to define an empty function. The middleware in
2459 \cw{drawing.c} will notice and avoid calling it.
2460
2461 \S{drawingapi-clip} \cw{clip()}
2462
2463 \c void (*clip)(void *handle, int x, int y, int w, int h);
2464
2465 This function behaves exactly like the back end \cw{clip()}
2466 function; see \k{drawing-clip}.
2467
2468 \S{drawingapi-unclip} \cw{unclip()}
2469
2470 \c void (*unclip)(void *handle);
2471
2472 This function behaves exactly like the back end \cw{unclip()}
2473 function; see \k{drawing-unclip}.
2474
2475 \S{drawingapi-start-draw} \cw{start_draw()}
2476
2477 \c void (*start_draw)(void *handle);
2478
2479 This function is called at the start of drawing. It allows the front
2480 end to initialise any temporary data required to draw with, such as
2481 device contexts.
2482
2483 Implementations of this API which do not provide drawing services
2484 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2485 called unless drawing is attempted.
2486
2487 \S{drawingapi-end-draw} \cw{end_draw()}
2488
2489 \c void (*end_draw)(void *handle);
2490
2491 This function is called at the end of drawing. It allows the front
2492 end to do cleanup tasks such as deallocating device contexts and
2493 scheduling appropriate GUI redraw events.
2494
2495 Implementations of this API which do not provide drawing services
2496 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2497 called unless drawing is attempted.
2498
2499 \S{drawingapi-status-bar} \cw{status_bar()}
2500
2501 \c void (*status_bar)(void *handle, const char *text);
2502
2503 This function behaves exactly like the back end \cw{status_bar()}
2504 function; see \k{drawing-status-bar}.
2505
2506 Front ends implementing this function need not worry about it being
2507 called repeatedly with the same text; the middleware code in
2508 \cw{status_bar()} will take care of this.
2509
2510 Implementations of this API which do not provide drawing services
2511 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2512 called unless drawing is attempted.
2513
2514 \S{drawingapi-blitter-new} \cw{blitter_new()}
2515
2516 \c blitter *(*blitter_new)(void *handle, int w, int h);
2517
2518 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_new()}
2519 function; see \k{drawing-blitter-new}.
2520
2521 Implementations of this API which do not provide drawing services
2522 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2523 called unless drawing is attempted.
2524
2525 \S{drawingapi-blitter-free} \cw{blitter_free()}
2526
2527 \c void (*blitter_free)(void *handle, blitter *bl);
2528
2529 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_free()}
2530 function; see \k{drawing-blitter-free}.
2531
2532 Implementations of this API which do not provide drawing services
2533 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2534 called unless drawing is attempted.
2535
2536 \S{drawingapi-blitter-save} \cw{blitter_save()}
2537
2538 \c void (*blitter_save)(void *handle, blitter *bl, int x, int y);
2539
2540 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_save()}
2541 function; see \k{drawing-blitter-save}.
2542
2543 Implementations of this API which do not provide drawing services
2544 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2545 called unless drawing is attempted.
2546
2547 \S{drawingapi-blitter-load} \cw{blitter_load()}
2548
2549 \c void (*blitter_load)(void *handle, blitter *bl, int x, int y);
2550
2551 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_load()}
2552 function; see \k{drawing-blitter-load}.
2553
2554 Implementations of this API which do not provide drawing services
2555 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2556 called unless drawing is attempted.
2557
2558 \S{drawingapi-begin-doc} \cw{begin_doc()}
2559
2560 \c void (*begin_doc)(void *handle, int pages);
2561
2562 This function is called at the beginning of a printing run. It gives
2563 the front end an opportunity to initialise any required printing
2564 subsystem. It also provides the number of pages in advance.
2565
2566 Implementations of this API which do not provide printing services
2567 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2568 called unless printing is attempted.
2569
2570 \S{drawingapi-begin-page} \cw{begin_page()}
2571
2572 \c void (*begin_page)(void *handle, int number);
2573
2574 This function is called during printing, at the beginning of each
2575 page. It gives the page number (numbered from 1 rather than 0, so
2576 suitable for use in user-visible contexts).
2577
2578 Implementations of this API which do not provide printing services
2579 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2580 called unless printing is attempted.
2581
2582 \S{drawingapi-begin-puzzle} \cw{begin_puzzle()}
2583
2584 \c void (*begin_puzzle)(void *handle, float xm, float xc,
2585 \c                      float ym, float yc, int pw, int ph, float wmm);
2586
2587 This function is called during printing, just before printing a
2588 single puzzle on a page. It specifies the size and location of the
2589 puzzle on the page.
2590
2591 \c{xm} and \c{xc} specify the horizontal position of the puzzle on
2592 the page, as a linear function of the page width. The front end is
2593 expected to multiply the page width by \c{xm}, add \c{xc} (measured
2594 in millimetres), and use the resulting x-coordinate as the left edge
2595 of the puzzle.
2596
2597 Similarly, \c{ym} and \c{yc} specify the vertical position of the
2598 puzzle as a function of the page height: the page height times
2599 \c{ym}, plus \c{yc} millimetres, equals the desired distance from
2600 the top of the page to the top of the puzzle.
2601
2602 (This unwieldy mechanism is required because not all printing
2603 systems can communicate the page size back to the software. The
2604 PostScript back end, for example, writes out PS which determines the
2605 page size at print time by means of calling \cq{clippath}, and
2606 centres the puzzles within that. Thus, exactly the same PS file
2607 works on A4 or on US Letter paper without needing local
2608 configuration, which simplifies matters.)
2609
2610 \cw{pw} and \cw{ph} give the size of the puzzle in drawing API
2611 coordinates. The printing system will subsequently call the puzzle's
2612 own print function, which will in turn call drawing API functions in
2613 the expectation that an area \cw{pw} by \cw{ph} units is available
2614 to draw the puzzle on.
2615
2616 Finally, \cw{wmm} gives the desired width of the puzzle in
2617 millimetres. (The aspect ratio is expected to be preserved, so if
2618 the desired puzzle height is also needed then it can be computed as
2619 \cw{wmm*ph/pw}.)
2620
2621 Implementations of this API which do not provide printing services
2622 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2623 called unless printing is attempted.
2624
2625 \S{drawingapi-end-puzzle} \cw{end_puzzle()}
2626
2627 \c void (*end_puzzle)(void *handle);
2628
2629 This function is called after the printing of a specific puzzle is
2630 complete.
2631
2632 Implementations of this API which do not provide printing services
2633 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2634 called unless printing is attempted.
2635
2636 \S{drawingapi-end-page} \cw{end_page()}
2637
2638 \c void (*end_page)(void *handle, int number);
2639
2640 This function is called after the printing of a page is finished.
2641
2642 Implementations of this API which do not provide printing services
2643 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2644 called unless printing is attempted.
2645
2646 \S{drawingapi-end-doc} \cw{end_doc()}
2647
2648 \c void (*end_doc)(void *handle);
2649
2650 This function is called after the printing of the entire document is
2651 finished. This is the moment to close files, send things to the
2652 print spooler, or whatever the local convention is.
2653
2654 Implementations of this API which do not provide printing services
2655 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2656 called unless printing is attempted.
2657
2658 \S{drawingapi-line-width} \cw{line_width()}
2659
2660 \c void (*line_width)(void *handle, float width);
2661
2662 This function is called to set the line thickness, during printing
2663 only. Note that the width is a \cw{float} here, where it was an
2664 \cw{int} as seen by the back end. This is because \cw{drawing.c} may
2665 have scaled it on the way past.
2666
2667 However, the width is still specified in the same coordinate system
2668 as the rest of the drawing.
2669
2670 Implementations of this API which do not provide printing services
2671 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2672 called unless printing is attempted.
2673
2674 \S{drawingapi-text-fallback} \cw{text_fallback()}
2675
2676 \c char *(*text_fallback)(void *handle, const char *const *strings,
2677 \c                        int nstrings);
2678
2679 This function behaves exactly like the back end \cw{text_fallback()}
2680 function; see \k{drawing-text-fallback}.
2681
2682 Implementations of this API which do not support any characters
2683 outside ASCII may define this function pointer to be \cw{NULL}, in
2684 which case the central code in \cw{drawing.c} will provide a default
2685 implementation.
2686
2687 \H{drawingapi-frontend} The drawing API as called by the front end
2688
2689 There are a small number of functions provided in \cw{drawing.c}
2690 which the front end needs to \e{call}, rather than helping to
2691 implement. They are described in this section.
2692
2693 \S{drawing-new} \cw{drawing_new()}
2694
2695 \c drawing *drawing_new(const drawing_api *api, midend *me,
2696 \c                      void *handle);
2697
2698 This function creates a drawing object. It is passed a
2699 \c{drawing_api}, which is a structure containing nothing but
2700 function pointers; and also a \cq{void *} handle. The handle is
2701 passed back to each function pointer when it is called.
2702
2703 The \c{midend} parameter is used for rewriting the status bar
2704 contents: \cw{status_bar()} (see \k{drawing-status-bar}) has to call
2705 a function in the mid-end which might rewrite the status bar text.
2706 If the drawing object is to be used only for printing, or if the
2707 game is known not to call \cw{status_bar()}, this parameter may be
2708 \cw{NULL}.
2709
2710 \S{drawing-free} \cw{drawing_free()}
2711
2712 \c void drawing_free(drawing *dr);
2713
2714 This function frees a drawing object. Note that the \cq{void *}
2715 handle is not freed; if that needs cleaning up it must be done by
2716 the front end.
2717
2718 \S{drawing-print-get-colour} \cw{print_get_colour()}
2719
2720 \c void print_get_colour(drawing *dr, int colour, int printincolour,
2721 \c                       int *hatch, float *r, float *g, float *b)
2722
2723 This function is called by the implementations of the drawing API
2724 functions when they are called in a printing context. It takes a
2725 colour index as input, and returns the description of the colour as
2726 requested by the back end.
2727
2728 \c{printincolour} is \cw{TRUE} iff the implementation is printing in
2729 colour. This will alter the results returned if the colour in
2730 question was specified with a black-and-white fallback value.
2731
2732 If the colour should be rendered by hatching, \c{*hatch} is filled
2733 with the type of hatching desired. See \k{print-grey-colour} for
2734 details of the values this integer can take.
2735
2736 If the colour should be rendered as solid colour, \c{*hatch} is
2737 given a negative value, and \c{*r}, \c{*g} and \c{*b} are filled
2738 with the RGB values of the desired colour (if printing in colour),
2739 or all filled with the grey-scale value (if printing in black and
2740 white).
2741
2742 \C{midend} The API provided by the mid-end
2743
2744 This chapter documents the API provided by the mid-end to be called
2745 by the front end. You probably only need to read this if you are a
2746 front end implementor, i.e. you are porting Puzzles to a new
2747 platform. If you're only interested in writing new puzzles, you can
2748 safely skip this chapter.
2749
2750 All the persistent state in the mid-end is encapsulated within a
2751 \c{midend} structure, to facilitate having multiple mid-ends in any
2752 port which supports multiple puzzle windows open simultaneously.
2753 Each \c{midend} is intended to handle the contents of a single
2754 puzzle window.
2755
2756 \H{midend-new} \cw{midend_new()}
2757
2758 \c midend *midend_new(frontend *fe, const game *ourgame,
2759 \c                    const drawing_api *drapi, void *drhandle)
2760
2761 Allocates and returns a new mid-end structure.
2762
2763 The \c{fe} argument is stored in the mid-end. It will be used when
2764 calling back to functions such as \cw{activate_timer()}
2765 (\k{frontend-activate-timer}), and will be passed on to the back end
2766 function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
2767
2768 The parameters \c{drapi} and \c{drhandle} are passed to
2769 \cw{drawing_new()} (\k{drawing-new}) to construct a drawing object
2770 which will be passed to the back end function \cw{redraw()}
2771 (\k{backend-redraw}). Hence, all drawing-related function pointers
2772 defined in \c{drapi} can expect to be called with \c{drhandle} as
2773 their first argument.
2774
2775 The \c{ourgame} argument points to a container structure describing
2776 a game back end. The mid-end thus created will only be capable of
2777 handling that one game. (So even in a monolithic front end
2778 containing all the games, this imposes the constraint that any
2779 individual puzzle window is tied to a single game. Unless, of
2780 course, you feel brave enough to change the mid-end for the window
2781 without closing the window...)
2782
2783 \H{midend-free} \cw{midend_free()}
2784
2785 \c void midend_free(midend *me);
2786
2787 Frees a mid-end structure and all its associated data.
2788
2789 \H{midend-tilesize} \cw{midend_tilesize()}
2790
2791 \c int midend_tilesize(midend *me);
2792
2793 Returns the \cq{tilesize} parameter being used to display the
2794 current puzzle (\k{backend-preferred-tilesize}).
2795
2796 \H{midend-set-params} \cw{midend_set_params()}
2797
2798 \c void midend_set_params(midend *me, game_params *params);
2799
2800 Sets the current game parameters for a mid-end. Subsequent games
2801 generated by \cw{midend_new_game()} (\k{midend-new-game}) will use
2802 these parameters until further notice.
2803
2804 The usual way in which the front end will have an actual
2805 \c{game_params} structure to pass to this function is if it had
2806 previously got it from \cw{midend_get_presets()}
2807 (\k{midend-get-presets}). Thus, this function is usually called in
2808 response to the user making a selection from the presets menu.
2809
2810 \H{midend-get-params} \cw{midend_get_params()}
2811
2812 \c game_params *midend_get_params(midend *me);
2813
2814 Returns the current game parameters stored in this mid-end.
2815
2816 The returned value is dynamically allocated, and should be freed
2817 when finished with by passing it to the game's own
2818 \cw{free_params()} function (see \k{backend-free-params}).
2819
2820 \H{midend-size} \cw{midend_size()}
2821
2822 \c void midend_size(midend *me, int *x, int *y, int user_size);
2823
2824 Tells the mid-end to figure out its window size.
2825
2826 On input, \c{*x} and \c{*y} should contain the maximum or requested
2827 size for the window. (Typically this will be the size of the screen
2828 that the window has to fit on, or similar.) The mid-end will
2829 repeatedly call the back end function \cw{compute_size()}
2830 (\k{backend-compute-size}), searching for a tile size that best
2831 satisfies the requirements. On exit, \c{*x} and \c{*y} will contain
2832 the size needed for the puzzle window's drawing area. (It is of
2833 course up to the front end to adjust this for any additional window
2834 furniture such as menu bars and window borders, if necessary. The
2835 status bar is also not included in this size.)
2836
2837 Use \c{user_size} to indicate whether \c{*x} and \c{*y} are a
2838 requested size, or just a maximum size.
2839
2840 If \c{user_size} is set to \cw{TRUE}, the mid-end will treat the
2841 input size as a request, and will pick a tile size which
2842 approximates it \e{as closely as possible}, going over the game's
2843 preferred tile size if necessary to achieve this. The mid-end will
2844 also use the resulting tile size as its preferred one until further
2845 notice, on the assumption that this size was explicitly requested
2846 by the user. Use this option if you want your front end to support
2847 dynamic resizing of the puzzle window with automatic scaling of the
2848 puzzle to fit.
2849
2850 If \c{user_size} is set to \cw{FALSE}, then the game's tile size
2851 will never go over its preferred one, although it may go under in
2852 order to fit within the maximum bounds specified by \c{*x} and
2853 \c{*y}. This is the recommended approach when opening a new window
2854 at default size: the game will use its preferred size unless it has
2855 to use a smaller one to fit on the screen. If the tile size is
2856 shrunk for this reason, the change will not persist; if a smaller
2857 grid is subsequently chosen, the tile size will recover.
2858
2859 The mid-end will try as hard as it can to return a size which is
2860 less than or equal to the input size, in both dimensions. In extreme
2861 circumstances it may fail (if even the lowest possible tile size
2862 gives window dimensions greater than the input), in which case it
2863 will return a size greater than the input size. Front ends should be
2864 prepared for this to happen (i.e. don't crash or fail an assertion),
2865 but may handle it in any way they see fit: by rejecting the game
2866 parameters which caused the problem, by opening a window larger than
2867 the screen regardless of inconvenience, by introducing scroll bars
2868 on the window, by drawing on a large bitmap and scaling it into a
2869 smaller window, or by any other means you can think of. It is likely
2870 that when the tile size is that small the game will be unplayable
2871 anyway, so don't put \e{too} much effort into handling it
2872 creatively.
2873
2874 If your platform has no limit on window size (or if you're planning
2875 to use scroll bars for large puzzles), you can pass dimensions of
2876 \cw{INT_MAX} as input to this function. You should probably not do
2877 that \e{and} set the \c{user_size} flag, though!
2878
2879 The midend relies on the frontend calling \cw{midend_new_game()}
2880 (\k{midend-new-game}) before calling \cw{midend_size()}.
2881
2882 \H{midend-reset-tilesize} \cw{midend_reset_tilesize()}
2883
2884 \c void midend_reset_tilesize(midend *me);
2885
2886 This function resets the midend's preferred tile size to that of the
2887 standard puzzle.
2888
2889 As discussed in \k{midend-size}, puzzle resizes are typically
2890 'sticky', in that once the user has dragged the puzzle to a different
2891 window size, the resulting tile size will be remembered and used when
2892 the puzzle configuration changes. If you \e{don't} want that, e.g. if
2893 you want to provide a command to explicitly reset the puzzle size back
2894 to its default, then you can call this just before calling
2895 \cw{midend_size()} (which, in turn, you would probably call with
2896 \c{user_size} set to \cw{FALSE}).
2897
2898 \H{midend-new-game} \cw{midend_new_game()}
2899
2900 \c void midend_new_game(midend *me);
2901
2902 Causes the mid-end to begin a new game. Normally the game will be a
2903 new randomly generated puzzle. However, if you have previously
2904 called \cw{midend_game_id()} or \cw{midend_set_config()}, the game
2905 generated might be dictated by the results of those functions. (In
2906 particular, you \e{must} call \cw{midend_new_game()} after calling
2907 either of those functions, or else no immediate effect will be
2908 visible.)
2909
2910 You will probably need to call \cw{midend_size()} after calling this
2911 function, because if the game parameters have been changed since the
2912 last new game then the window size might need to change. (If you
2913 know the parameters \e{haven't} changed, you don't need to do this.)
2914
2915 This function will create a new \c{game_drawstate}, but does not
2916 actually perform a redraw (since you often need to call
2917 \cw{midend_size()} before the redraw can be done). So after calling
2918 this function and after calling \cw{midend_size()}, you should then
2919 call \cw{midend_redraw()}. (It is not necessary to call
2920 \cw{midend_force_redraw()}; that will discard the draw state and
2921 create a fresh one, which is unnecessary in this case since there's
2922 a fresh one already. It would work, but it's usually excessive.)
2923
2924 \H{midend-restart-game} \cw{midend_restart_game()}
2925
2926 \c void midend_restart_game(midend *me);
2927
2928 This function causes the current game to be restarted. This is done
2929 by placing a new copy of the original game state on the end of the
2930 undo list (so that an accidental restart can be undone).
2931
2932 This function automatically causes a redraw, i.e. the front end can
2933 expect its drawing API to be called from \e{within} a call to this
2934 function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2935 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_restart_game()}.
2936
2937 \H{midend-force-redraw} \cw{midend_force_redraw()}
2938
2939 \c void midend_force_redraw(midend *me);
2940
2941 Forces a complete redraw of the puzzle window, by means of
2942 discarding the current \c{game_drawstate} and creating a new one
2943 from scratch before calling the game's \cw{redraw()} function.
2944
2945 The front end can expect its drawing API to be called from within a
2946 call to this function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2947 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_force_redraw()}.
2948
2949 \H{midend-redraw} \cw{midend_redraw()}
2950
2951 \c void midend_redraw(midend *me);
2952
2953 Causes a partial redraw of the puzzle window, by means of simply
2954 calling the game's \cw{redraw()} function. (That is, the only things
2955 redrawn will be things that have changed since the last redraw.)
2956
2957 The front end can expect its drawing API to be called from within a
2958 call to this function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2959 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_redraw()}.
2960
2961 \H{midend-process-key} \cw{midend_process_key()}
2962
2963 \c int midend_process_key(midend *me, int x, int y, int button);
2964
2965 The front end calls this function to report a mouse or keyboard
2966 event. The parameters \c{x}, \c{y} and \c{button} are almost
2967 identical to the ones passed to the back end function
2968 \cw{interpret_move()} (\k{backend-interpret-move}), except that the
2969 front end is \e{not} required to provide the guarantees about mouse
2970 event ordering. The mid-end will sort out multiple simultaneous
2971 button presses and changes of button; the front end's responsibility
2972 is simply to pass on the mouse events it receives as accurately as
2973 possible.
2974
2975 (Some platforms may need to emulate absent mouse buttons by means of
2976 using a modifier key such as Shift with another mouse button. This
2977 tends to mean that if Shift is pressed or released in the middle of
2978 a mouse drag, the mid-end will suddenly stop receiving, say,
2979 \cw{LEFT_DRAG} events and start receiving \cw{RIGHT_DRAG}s, with no
2980 intervening button release or press events. This too is something
2981 which the mid-end will sort out for you; the front end has no
2982 obligation to maintain sanity in this area.)
2983
2984 The front end \e{should}, however, always eventually send some kind
2985 of button release. On some platforms this requires special effort:
2986 Windows, for example, requires a call to the system API function
2987 \cw{SetCapture()} in order to ensure that your window receives a
2988 mouse-up event even if the pointer has left the window by the time
2989 the mouse button is released. On any platform that requires this
2990 sort of thing, the front end \e{is} responsible for doing it.
2991
2992 Calling this function is very likely to result in calls back to the
2993 front end's drawing API and/or \cw{activate_timer()}
2994 (\k{frontend-activate-timer}).
2995
2996 The return value from \cw{midend_process_key()} is non-zero, unless
2997 the effect of the keypress was to request termination of the
2998 program. A front end should shut down the puzzle in response to a
2999 zero return.
3000
3001 \H{midend-colours} \cw{midend_colours()}
3002
3003 \c float *midend_colours(midend *me, int *ncolours);
3004
3005 Returns an array of the colours required by the game, in exactly the
3006 same format as that returned by the back end function \cw{colours()}
3007 (\k{backend-colours}). Front ends should call this function rather
3008 than calling the back end's version directly, since the mid-end adds
3009 standard customisation facilities. (At the time of writing, those
3010 customisation facilities are implemented hackily by means of
3011 environment variables, but it's not impossible that they may become
3012 more full and formal in future.)
3013
3014 \H{midend-timer} \cw{midend_timer()}
3015
3016 \c void midend_timer(midend *me, float tplus);
3017
3018 If the mid-end has called \cw{activate_timer()}
3019 (\k{frontend-activate-timer}) to request regular callbacks for
3020 purposes of animation or timing, this is the function the front end
3021 should call on a regular basis. The argument \c{tplus} gives the
3022 time, in seconds, since the last time either this function was
3023 called or \cw{activate_timer()} was invoked.
3024
3025 One of the major purposes of timing in the mid-end is to perform
3026 move animation. Therefore, calling this function is very likely to
3027 result in calls back to the front end's drawing API.
3028
3029 \H{midend-get-presets} \cw{midend_get_presets()}
3030
3031 \c struct preset_menu *midend_get_presets(midend *me, int *id_limit);
3032
3033 Returns a data structure describing this game's collection of preset
3034 game parameters, organised into a hierarchical structure of menus and
3035 submenus.
3036
3037 The return value is a pointer to a data structure containing the
3038 following fields (among others, which are not intended for front end
3039 use):
3040
3041 \c struct preset_menu {
3042 \c     int n_entries;
3043 \c     struct preset_menu_entry *entries;
3044 \c     /* and other things */
3045 \e     iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
3046 \c };
3047
3048 Those fields describe the intended contents of one particular menu in
3049 the hierarchy. \cq{entries} points to an array of \cq{n_entries}
3050 items, each of which is a structure containing the following fields:
3051
3052 \c struct preset_menu_entry {
3053 \c     char *title;
3054 \c     game_params *params;
3055 \c     struct preset_menu *submenu;
3056 \c     int id;
3057 \c };
3058
3059 Of these fields, \cq{title} and \cq{id} are present in every entry,
3060 giving (respectively) the textual name of the menu item and an integer
3061 identifier for it. The integer id will correspond to the one returned
3062 by \c{midend_which_preset} (\k{midend-which-preset}), when that preset
3063 is the one selected.
3064
3065 The other two fields are mutually exclusive. Each \c{struct
3066 preset_menu_entry} will have one of those fields \cw{NULL} and the
3067 other one non-null. If the menu item is an actual preset, then
3068 \cq{params} will point to the set of game parameters that go with the
3069 name; if it's a submenu, then \cq{submenu} instead will be non-null,
3070 and will point at a subsidiary \c{struct preset_menu}.
3071
3072 The complete hierarchy of these structures is owned by the mid-end,
3073 and will be freed when the mid-end is freed. The front end should not
3074 attempt to free any of it.
3075
3076 The integer identifiers will be allocated densely from 0 upwards, so
3077 that it's reasonable for the front end to allocate an array which uses
3078 them as indices, if it needs to store information per preset menu
3079 item. For this purpose, the front end may pass the second parameter
3080 \cq{id_limit} to \cw{midend_get_presets} as the address of an \c{int}
3081 variable, into which \cw{midend_get_presets} will write an integer one
3082 larger than the largest id number actually used (i.e. the number of
3083 elements the front end would need in the array).
3084
3085 Submenu-type entries also have integer identifiers.
3086
3087 \H{midend-which-preset} \cw{midend_which_preset()}
3088
3089 \c int midend_which_preset(midend *me);
3090
3091 Returns the numeric index of the preset game parameter structure
3092 which matches the current game parameters, or a negative number if
3093 no preset matches. Front ends could use this to maintain a tick
3094 beside one of the items in the menu (or tick the \q{Custom} option
3095 if the return value is less than zero).
3096
3097 The returned index value (if non-negative) will match the \c{id} field
3098 of the corresponding \cw{struct preset_menu_entry} returned by
3099 \c{midend_get_presets()} (\k{midend-get-presets}).
3100
3101 \H{midend-wants-statusbar} \cw{midend_wants_statusbar()}
3102
3103 \c int midend_wants_statusbar(midend *me);
3104
3105 This function returns \cw{TRUE} if the puzzle has a use for a
3106 textual status line (to display score, completion status, currently
3107 active tiles, time, or anything else).
3108
3109 Front ends should call this function rather than talking directly to
3110 the back end.
3111
3112 \H{midend-get-config} \cw{midend_get_config()}
3113
3114 \c config_item *midend_get_config(midend *me, int which,
3115 \c                                char **wintitle);
3116
3117 Returns a dialog box description for user configuration.
3118
3119 On input, \cw{which} should be set to one of three values, which
3120 select which of the various dialog box descriptions is returned:
3121
3122 \dt \cw{CFG_SETTINGS}
3123
3124 \dd Requests the GUI parameter configuration box generated by the
3125 puzzle itself. This should be used when the user selects \q{Custom}
3126 from the game types menu (or equivalent). The mid-end passes this
3127 request on to the back end function \cw{configure()}
3128 (\k{backend-configure}).
3129
3130 \dt \cw{CFG_DESC}
3131
3132 \dd Requests a box suitable for entering a descriptive game ID (and
3133 viewing the existing one). The mid-end generates this dialog box
3134 description itself. This should be used when the user selects
3135 \q{Specific} from the game menu (or equivalent).
3136
3137 \dt \cw{CFG_SEED}
3138
3139 \dd Requests a box suitable for entering a random-seed game ID (and
3140 viewing the existing one). The mid-end generates this dialog box
3141 description itself. This should be used when the user selects
3142 \q{Random Seed} from the game menu (or equivalent).
3143
3144 The returned value is an array of \cw{config_item}s, exactly as
3145 described in \k{backend-configure}. Another returned value is an
3146 ASCII string giving a suitable title for the configuration window,
3147 in \c{*wintitle}.
3148
3149 Both returned values are dynamically allocated and will need to be
3150 freed. The window title can be freed in the obvious way; the
3151 \cw{config_item} array is a slightly complex structure, so a utility
3152 function \cw{free_cfg()} is provided to free it for you. See
3153 \k{utils-free-cfg}.
3154
3155 (Of course, you will probably not want to free the \cw{config_item}
3156 array until the dialog box is dismissed, because before then you
3157 will probably need to pass it to \cw{midend_set_config}.)
3158
3159 \H{midend-set-config} \cw{midend_set_config()}
3160
3161 \c const char *midend_set_config(midend *me, int which,
3162 \c                               config_item *cfg);
3163
3164 Passes the mid-end the results of a configuration dialog box.
3165 \c{which} should have the same value which it had when
3166 \cw{midend_get_config()} was called; \c{cfg} should be the array of
3167 \c{config_item}s returned from \cw{midend_get_config()}, modified to
3168 contain the results of the user's editing operations.
3169
3170 This function returns \cw{NULL} on success, or otherwise (if the
3171 configuration data was in some way invalid) an ASCII string
3172 containing an error message suitable for showing to the user.
3173
3174 If the function succeeds, it is likely that the game parameters will
3175 have been changed and it is certain that a new game will be
3176 requested. The front end should therefore call
3177 \cw{midend_new_game()}, and probably also re-think the window size
3178 using \cw{midend_size()} and eventually perform a refresh using
3179 \cw{midend_redraw()}.
3180
3181 \H{midend-game-id} \cw{midend_game_id()}
3182
3183 \c const char *midend_game_id(midend *me, const char *id);
3184
3185 Passes the mid-end a string game ID (of any of the valid forms
3186 \cq{params}, \cq{params:description} or \cq{params#seed}) which the
3187 mid-end will process and use for the next generated game.
3188
3189 This function returns \cw{NULL} on success, or otherwise (if the
3190 configuration data was in some way invalid) an ASCII string
3191 containing an error message (not dynamically allocated) suitable for
3192 showing to the user. In the event of an error, the mid-end's
3193 internal state will be left exactly as it was before the call.
3194
3195 If the function succeeds, it is likely that the game parameters will
3196 have been changed and it is certain that a new game will be
3197 requested. The front end should therefore call
3198 \cw{midend_new_game()}, and probably also re-think the window size
3199 using \cw{midend_size()} and eventually case a refresh using
3200 \cw{midend_redraw()}.
3201
3202 \H{midend-get-game-id} \cw{midend_get_game_id()}
3203
3204 \c char *midend_get_game_id(midend *me)
3205
3206 Returns a descriptive game ID (i.e. one in the form
3207 \cq{params:description}) describing the game currently active in the
3208 mid-end. The returned string is dynamically allocated.
3209
3210 \H{midend-get-random-seed} \cw{midend_get_random_seed()}
3211
3212 \c char *midend_get_random_seed(midend *me)
3213
3214 Returns a random game ID (i.e. one in the form \cq{params#seedstring})
3215 describing the game currently active in the mid-end, if there is one.
3216 If the game was created by entering a description, no random seed will
3217 currently exist and this function will return \cw{NULL}.
3218
3219 The returned string, if it is non-\cw{NULL}, is dynamically allocated.
3220
3221 \H{midend-can-format-as-text-now} \cw{midend_can_format_as_text_now()}
3222
3223 \c int midend_can_format_as_text_now(midend *me);
3224
3225 Returns \cw{TRUE} if the game code is capable of formatting puzzles
3226 of the currently selected game type as ASCII.
3227
3228 If this returns \cw{FALSE}, then \cw{midend_text_format()}
3229 (\k{midend-text-format}) will return \cw{NULL}.
3230
3231 \H{midend-text-format} \cw{midend_text_format()}
3232
3233 \c char *midend_text_format(midend *me);
3234
3235 Formats the current game's current state as ASCII text suitable for
3236 copying to the clipboard. The returned string is dynamically
3237 allocated.
3238
3239 If the game's \c{can_format_as_text_ever} flag is \cw{FALSE}, or if
3240 its \cw{can_format_as_text_now()} function returns \cw{FALSE}, then
3241 this function will return \cw{NULL}.
3242
3243 If the returned string contains multiple lines (which is likely), it
3244 will use the normal C line ending convention (\cw{\\n} only). On
3245 platforms which use a different line ending convention for data in
3246 the clipboard, it is the front end's responsibility to perform the
3247 conversion.
3248
3249 \H{midend-solve} \cw{midend_solve()}
3250
3251 \c const char *midend_solve(midend *me);
3252
3253 Requests the mid-end to perform a Solve operation.
3254
3255 On success, \cw{NULL} is returned. On failure, an error message (not
3256 dynamically allocated) is returned, suitable for showing to the
3257 user.
3258
3259 The front end can expect its drawing API and/or
3260 \cw{activate_timer()} to be called from within a call to this
3261 function.  Some back ends require that \cw{midend_size()}
3262 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_solve()}.
3263
3264 \H{midend-status} \cw{midend_status()}
3265
3266 \c int midend_status(midend *me);
3267
3268 This function returns +1 if the midend is currently displaying a game
3269 in a solved state, -1 if the game is in a permanently lost state, or 0
3270 otherwise. This function just calls the back end's \cw{status()}
3271 function. Front ends may wish to use this as a cue to proactively
3272 offer the option of starting a new game.
3273
3274 (See \k{backend-status} for more detail about the back end's
3275 \cw{status()} function and discussion of what should count as which
3276 status code.)
3277
3278 \H{midend-can-undo} \cw{midend_can_undo()}
3279
3280 \c int midend_can_undo(midend *me);
3281
3282 Returns \cw{TRUE} if the midend is currently in a state where the undo
3283 operation is meaningful (i.e. at least one position exists on the undo
3284 chain before the present one). Front ends may wish to use this to
3285 visually activate and deactivate an undo button.
3286
3287 \H{midend-can-redo} \cw{midend_can_redo()}
3288
3289 \c int midend_can_redo(midend *me);
3290
3291 Returns \cw{TRUE} if the midend is currently in a state where the redo
3292 operation is meaningful (i.e. at least one position exists on the redo
3293 chain after the present one). Front ends may wish to use this to
3294 visually activate and deactivate a redo button.
3295
3296 \H{midend-serialise} \cw{midend_serialise()}
3297
3298 \c void midend_serialise(midend *me,
3299 \c                       void (*write)(void *ctx, void *buf, int len),
3300 \c                       void *wctx);
3301
3302 Calling this function causes the mid-end to convert its entire
3303 internal state into a long ASCII text string, and to pass that
3304 string (piece by piece) to the supplied \c{write} function.
3305
3306 Desktop implementations can use this function to save a game in any
3307 state (including half-finished) to a disk file, by supplying a
3308 \c{write} function which is a wrapper on \cw{fwrite()} (or local
3309 equivalent). Other implementations may find other uses for it, such
3310 as compressing the large and sprawling mid-end state into a
3311 manageable amount of memory when a palmtop application is suspended
3312 so that another one can run; in this case \cw{write} might want to
3313 write to a memory buffer rather than a file. There may be other uses
3314 for it as well.
3315
3316 This function will call back to the supplied \c{write} function a
3317 number of times, with the first parameter (\c{ctx}) equal to
3318 \c{wctx}, and the other two parameters pointing at a piece of the
3319 output string.
3320
3321 \H{midend-deserialise} \cw{midend_deserialise()}
3322
3323 \c const char *midend_deserialise(midend *me,
3324 \c     int (*read)(void *ctx, void *buf, int len), void *rctx);
3325
3326 This function is the counterpart to \cw{midend_serialise()}. It
3327 calls the supplied \cw{read} function repeatedly to read a quantity
3328 of data, and attempts to interpret that data as a serialised mid-end
3329 as output by \cw{midend_serialise()}.
3330
3331 The \cw{read} function is called with the first parameter (\c{ctx})
3332 equal to \c{rctx}, and should attempt to read \c{len} bytes of data
3333 into the buffer pointed to by \c{buf}. It should return \cw{FALSE}
3334 on failure or \cw{TRUE} on success. It should not report success
3335 unless it has filled the entire buffer; on platforms which might be
3336 reading from a pipe or other blocking data source, \c{read} is
3337 responsible for looping until the whole buffer has been filled.
3338
3339 If the de-serialisation operation is successful, the mid-end's
3340 internal data structures will be replaced by the results of the
3341 load, and \cw{NULL} will be returned. Otherwise, the mid-end's state
3342 will be completely unchanged and an error message (typically some
3343 variation on \q{save file is corrupt}) will be returned. As usual,
3344 the error message string is not dynamically allocated.
3345
3346 If this function succeeds, it is likely that the game parameters
3347 will have been changed. The front end should therefore probably
3348 re-think the window size using \cw{midend_size()}, and probably
3349 cause a refresh using \cw{midend_redraw()}.
3350
3351 Because each mid-end is tied to a specific game back end, this
3352 function will fail if you attempt to read in a save file generated by
3353 a different game from the one configured in this mid-end, even if your
3354 application is a monolithic one containing all the puzzles. See
3355 \k{identify-game} for a helper function which will allow you to
3356 identify a save file before you instantiate your mid-end in the first
3357 place.
3358
3359 \H{identify-game} \cw{identify_game()}
3360
3361 \c const char *identify_game(char **name,
3362 \c     int (*read)(void *ctx, void *buf, int len), void *rctx);
3363
3364 This function examines a serialised midend stream, of the same kind
3365 used by \cw{midend_serialise()} and \cw{midend_deserialise()}, and
3366 returns the \cw{name} field of the game back end from which it was
3367 saved.
3368
3369 You might want this if your front end was a monolithic one containing
3370 all the puzzles, and you wanted to be able to load an arbitrary save
3371 file and automatically switch to the right game. Probably your next
3372 step would be to iterate through \cw{gamelist} (\k{frontend-backend})
3373 looking for a game structure whose \cw{name} field matched the
3374 returned string, and give an error if you didn't find one.
3375
3376 On success, the return value of this function is \cw{NULL}, and the
3377 game name string is written into \cw{*name}. The caller should free
3378 that string after using it.
3379
3380 On failure, \cw{*name} is \cw{NULL}, and the return value is an error
3381 message (which does not need freeing at all).
3382
3383 (This isn't strictly speaking a midend function, since it doesn't
3384 accept or return a pointer to a midend. You'd probably call it just
3385 \e{before} deciding what kind of midend you wanted to instantiate.)
3386
3387 \H{midend-request-id-changes} \cw{midend_request_id_changes()}
3388
3389 \c void midend_request_id_changes(midend *me,
3390 \c                                void (*notify)(void *), void *ctx);
3391
3392 This function is called by the front end to request notification by
3393 the mid-end when the current game IDs (either descriptive or
3394 random-seed) change. This can occur as a result of keypresses ('n' for
3395 New Game, for example) or when a puzzle supersedes its game
3396 description (see \k{backend-supersede}). After this function is
3397 called, any change of the game ids will cause the mid-end to call
3398 \cw{notify(ctx)} after the change.
3399
3400 This is for use by puzzles which want to present the game description
3401 to the user constantly (e.g. as an HTML hyperlink) instead of only
3402 showing it when the user explicitly requests it.
3403
3404 This is a function I anticipate few front ends needing to implement,
3405 so I make it a callback rather than a static function in order to
3406 relieve most front ends of the need to provide an empty
3407 implementation.
3408
3409 \H{frontend-backend} Direct reference to the back end structure by
3410 the front end
3411
3412 Although \e{most} things the front end needs done should be done by
3413 calling the mid-end, there are a few situations in which the front
3414 end needs to refer directly to the game back end structure.
3415
3416 The most obvious of these is
3417
3418 \b passing the game back end as a parameter to \cw{midend_new()}.
3419
3420 There are a few other back end features which are not wrapped by the
3421 mid-end because there didn't seem much point in doing so:
3422
3423 \b fetching the \c{name} field to use in window titles and similar
3424
3425 \b reading the \c{can_configure}, \c{can_solve} and
3426 \c{can_format_as_text_ever} fields to decide whether to add those
3427 items to the menu bar or equivalent
3428
3429 \b reading the \c{winhelp_topic} field (Windows only)
3430
3431 \b the GTK front end provides a \cq{--generate} command-line option
3432 which directly calls the back end to do most of its work. This is
3433 not really part of the main front end code, though, and I'm not sure
3434 it counts.
3435
3436 In order to find the game back end structure, the front end does one
3437 of two things:
3438
3439 \b If the particular front end is compiling a separate binary per
3440 game, then the back end structure is a global variable with the
3441 standard name \cq{thegame}:
3442
3443 \lcont{
3444
3445 \c extern const game thegame;
3446
3447 }
3448
3449 \b If the front end is compiled as a monolithic application
3450 containing all the puzzles together (in which case the preprocessor
3451 symbol \cw{COMBINED} must be defined when compiling most of the code
3452 base), then there will be two global variables defined:
3453
3454 \lcont{
3455
3456 \c extern const game *gamelist[];
3457 \c extern const int gamecount;
3458
3459 \c{gamelist} will be an array of \c{gamecount} game structures,
3460 declared in the automatically constructed source module \c{list.c}.
3461 The application should search that array for the game it wants,
3462 probably by reaching into each game structure and looking at its
3463 \c{name} field.
3464
3465 }
3466
3467 \H{frontend-api} Mid-end to front-end calls
3468
3469 This section describes the small number of functions which a front
3470 end must provide to be called by the mid-end or other standard
3471 utility modules.
3472
3473 \H{frontend-get-random-seed} \cw{get_random_seed()}
3474
3475 \c void get_random_seed(void **randseed, int *randseedsize);
3476
3477 This function is called by a new mid-end, and also occasionally by
3478 game back ends. Its job is to return a piece of data suitable for
3479 using as a seed for initialisation of a new \c{random_state}.
3480
3481 On exit, \c{*randseed} should be set to point at a newly allocated
3482 piece of memory containing some seed data, and \c{*randseedsize}
3483 should be set to the length of that data.
3484
3485 A simple and entirely adequate implementation is to return a piece
3486 of data containing the current system time at the highest
3487 conveniently available resolution.
3488
3489 \H{frontend-activate-timer} \cw{activate_timer()}
3490
3491 \c void activate_timer(frontend *fe);
3492
3493 This is called by the mid-end to request that the front end begin
3494 calling it back at regular intervals.
3495
3496 The timeout interval is left up to the front end; the finer it is,
3497 the smoother move animations will be, but the more CPU time will be
3498 used. Current front ends use values around 20ms (i.e. 50Hz).
3499
3500 After this function is called, the mid-end will expect to receive
3501 calls to \cw{midend_timer()} on a regular basis.
3502
3503 \H{frontend-deactivate-timer} \cw{deactivate_timer()}
3504
3505 \c void deactivate_timer(frontend *fe);
3506
3507 This is called by the mid-end to request that the front end stop
3508 calling \cw{midend_timer()}.
3509
3510 \H{frontend-fatal} \cw{fatal()}
3511
3512 \c void fatal(const char *fmt, ...);
3513
3514 This is called by some utility functions if they encounter a
3515 genuinely fatal error such as running out of memory. It is a
3516 variadic function in the style of \cw{printf()}, and is expected to
3517 show the formatted error message to the user any way it can and then
3518 terminate the application. It must not return.
3519
3520 \H{frontend-default-colour} \cw{frontend_default_colour()}
3521
3522 \c void frontend_default_colour(frontend *fe, float *output);
3523
3524 This function expects to be passed a pointer to an array of three
3525 \cw{float}s. It returns the platform's local preferred background
3526 colour in those three floats, as red, green and blue values (in that
3527 order) ranging from \cw{0.0} to \cw{1.0}.
3528
3529 This function should only ever be called by the back end function
3530 \cw{colours()} (\k{backend-colours}). (Thus, it isn't a
3531 \e{midend}-to-frontend function as such, but there didn't seem to be
3532 anywhere else particularly good to put it. Sorry.)
3533
3534 \C{utils} Utility APIs
3535
3536 This chapter documents a variety of utility APIs provided for the
3537 general use of the rest of the Puzzles code.
3538
3539 \H{utils-random} Random number generation
3540
3541 Platforms' local random number generators vary widely in quality and
3542 seed size. Puzzles therefore supplies its own high-quality random
3543 number generator, with the additional advantage of giving the same
3544 results if fed the same seed data on different platforms. This
3545 allows game random seeds to be exchanged between different ports of
3546 Puzzles and still generate the same games.
3547
3548 Unlike the ANSI C \cw{rand()} function, the Puzzles random number
3549 generator has an \e{explicit} state object called a
3550 \c{random_state}. One of these is managed by each mid-end, for
3551 example, and passed to the back end to generate a game with.
3552
3553 \S{utils-random-init} \cw{random_new()}
3554
3555 \c random_state *random_new(char *seed, int len);
3556
3557 Allocates, initialises and returns a new \c{random_state}. The input
3558 data is used as the seed for the random number stream (i.e. using
3559 the same seed at a later time will generate the same stream).
3560
3561 The seed data can be any data at all; there is no requirement to use
3562 printable ASCII, or NUL-terminated strings, or anything like that.
3563
3564 \S{utils-random-copy} \cw{random_copy()}
3565
3566 \c random_state *random_copy(random_state *tocopy);
3567
3568 Allocates a new \c{random_state}, copies the contents of another
3569 \c{random_state} into it, and returns the new state.  If exactly the
3570 same sequence of functions is subseqently called on both the copy and
3571 the original, the results will be identical.  This may be useful for
3572 speculatively performing some operation using a given random state,
3573 and later replaying that operation precisely.
3574
3575 \S{utils-random-free} \cw{random_free()}
3576
3577 \c void random_free(random_state *state);
3578
3579 Frees a \c{random_state}.
3580
3581 \S{utils-random-bits} \cw{random_bits()}
3582
3583 \c unsigned long random_bits(random_state *state, int bits);
3584
3585 Returns a random number from 0 to \cw{2^bits-1} inclusive. \c{bits}
3586 should be between 1 and 32 inclusive.
3587
3588 \S{utils-random-upto} \cw{random_upto()}
3589
3590 \c unsigned long random_upto(random_state *state, unsigned long limit);
3591
3592 Returns a random number from 0 to \cw{limit-1} inclusive.
3593
3594 \S{utils-random-state-encode} \cw{random_state_encode()}
3595
3596 \c char *random_state_encode(random_state *state);
3597
3598 Encodes the entire contents of a \c{random_state} in printable
3599 ASCII. Returns a dynamically allocated string containing that
3600 encoding. This can subsequently be passed to
3601 \cw{random_state_decode()} to reconstruct the same \c{random_state}.
3602
3603 \S{utils-random-state-decode} \cw{random_state_decode()}
3604
3605 \c random_state *random_state_decode(char *input);
3606
3607 Decodes a string generated by \cw{random_state_encode()} and
3608 reconstructs an equivalent \c{random_state} to the one encoded, i.e.
3609 it should produce the same stream of random numbers.
3610
3611 This function has no error reporting; if you pass it an invalid
3612 string it will simply generate an arbitrary random state, which may
3613 turn out to be noticeably non-random.
3614
3615 \S{utils-shuffle} \cw{shuffle()}
3616
3617 \c void shuffle(void *array, int nelts, int eltsize, random_state *rs);
3618
3619 Shuffles an array into a random order. The interface is much like
3620 ANSI C \cw{qsort()}, except that there's no need for a compare
3621 function.
3622
3623 \c{array} is a pointer to the first element of the array. \c{nelts}
3624 is the number of elements in the array; \c{eltsize} is the size of a
3625 single element (typically measured using \c{sizeof}). \c{rs} is a
3626 \c{random_state} used to generate all the random numbers for the
3627 shuffling process.
3628
3629 \H{utils-presets} Presets menu management
3630
3631 The function \c{midend_get_presets()} (\k{midend-get-presets}) returns
3632 a data structure describing a menu hierarchy. Back ends can also
3633 choose to provide such a structure to the mid-end, if they want to
3634 group their presets hierarchically. To make this easy, there are a few
3635 utility functions to construct preset menu structures, and also one
3636 intended for front-end use.
3637
3638 \S{utils-preset-menu-new} \cw{preset_menu_new()}
3639
3640 \c struct preset_menu *preset_menu_new(void);
3641
3642 Allocates a new \c{struct preset_menu}, and initialises it to hold no
3643 menu items.
3644
3645 \S{utils-preset-menu-add_submenu} \cw{preset_menu_add_submenu()}
3646
3647 \c struct preset_menu *preset_menu_add_submenu
3648 \c     (struct preset_menu *parent, char *title);
3649
3650 Adds a new submenu to the end of an existing preset menu, and returns
3651 a pointer to a newly allocated \c{struct preset_menu} describing the
3652 submenu.
3653
3654 The string parameter \cq{title} must be dynamically allocated by the
3655 caller. The preset-menu structure will take ownership of it, so the
3656 caller must not free it.
3657
3658 \S{utils-preset-menu-add-preset} \cw{preset_menu_add_preset()}
3659
3660 \c void preset_menu_add_preset
3661 \c     (struct preset_menu *menu, char *title, game_params *params);
3662
3663 Adds a preset game configuration to the end of a preset menu.
3664
3665 Both the string parameter \cq{title} and the game parameter structure
3666 \cq{params} itself must be dynamically allocated by the caller. The
3667 preset-menu structure will take ownership of it, so the caller must
3668 not free it.
3669
3670 \S{utils-preset-menu-lookup-by-id} \cw{preset_menu_lookup_by_id()}
3671
3672 \c game_params *preset_menu_lookup_by_id
3673 \c     (struct preset_menu *menu, int id);
3674
3675 Given a numeric index, searches recursively through a preset menu
3676 hierarchy to find the corresponding menu entry, and returns a pointer
3677 to its existing \c{game_params} structure.
3678
3679 This function is intended for front end use (but front ends need not
3680 use it if they prefer to do things another way). If a front end finds
3681 it inconvenient to store anything more than a numeric index alongside
3682 each menu item, then this function provides an easy way for the front
3683 end to get back the actual game parameters corresponding to a menu
3684 item that the user has selected.
3685
3686 \H{utils-alloc} Memory allocation
3687
3688 Puzzles has some central wrappers on the standard memory allocation
3689 functions, which provide compile-time type checking, and run-time
3690 error checking by means of quitting the application if it runs out
3691 of memory. This doesn't provide the best possible recovery from
3692 memory shortage, but on the other hand it greatly simplifies the
3693 rest of the code, because nothing else anywhere needs to worry about
3694 \cw{NULL} returns from allocation.
3695
3696 \S{utils-snew} \cw{snew()}
3697
3698 \c var = snew(type);
3699 \e iii        iiii
3700
3701 This macro takes a single argument which is a \e{type name}. It
3702 allocates space for one object of that type. If allocation fails it
3703 will call \cw{fatal()} and not return; so if it does return, you can
3704 be confident that its return value is non-\cw{NULL}.
3705
3706 The return value is cast to the specified type, so that the compiler
3707 will type-check it against the variable you assign it into. Thus,
3708 this ensures you don't accidentally allocate memory the size of the
3709 wrong type and assign it into a variable of the right one (or vice
3710 versa!).
3711
3712 \S{utils-snewn} \cw{snewn()}
3713
3714 \c var = snewn(n, type);
3715 \e iii         i  iiii
3716
3717 This macro is the array form of \cw{snew()}. It takes two arguments;
3718 the first is a number, and the second is a type name. It allocates
3719 space for that many objects of that type, and returns a type-checked
3720 non-\cw{NULL} pointer just as \cw{snew()} does.
3721
3722 \S{utils-sresize} \cw{sresize()}
3723
3724 \c var = sresize(var, n, type);
3725 \e iii           iii  i  iiii
3726
3727 This macro is a type-checked form of \cw{realloc()}. It takes three
3728 arguments: an input memory block, a new size in elements, and a
3729 type. It re-sizes the input memory block to a size sufficient to
3730 contain that many elements of that type. It returns a type-checked
3731 non-\cw{NULL} pointer, like \cw{snew()} and \cw{snewn()}.
3732
3733 The input memory block can be \cw{NULL}, in which case this function
3734 will behave exactly like \cw{snewn()}. (In principle any
3735 ANSI-compliant \cw{realloc()} implementation ought to cope with
3736 this, but I've never quite trusted it to work everywhere.)
3737
3738 \S{utils-sfree} \cw{sfree()}
3739
3740 \c void sfree(void *p);
3741
3742 This function is pretty much equivalent to \cw{free()}. It is
3743 provided with a dynamically allocated block, and frees it.
3744
3745 The input memory block can be \cw{NULL}, in which case this function
3746 will do nothing. (In principle any ANSI-compliant \cw{free()}
3747 implementation ought to cope with this, but I've never quite trusted
3748 it to work everywhere.)
3749
3750 \S{utils-dupstr} \cw{dupstr()}
3751
3752 \c char *dupstr(const char *s);
3753
3754 This function dynamically allocates a duplicate of a C string. Like
3755 the \cw{snew()} functions, it guarantees to return non-\cw{NULL} or
3756 not return at all.
3757
3758 (Many platforms provide the function \cw{strdup()}. As well as
3759 guaranteeing never to return \cw{NULL}, my version has the advantage
3760 of being defined \e{everywhere}, rather than inconveniently not
3761 quite everywhere.)
3762
3763 \S{utils-free-cfg} \cw{free_cfg()}
3764
3765 \c void free_cfg(config_item *cfg);
3766
3767 This function correctly frees an array of \c{config_item}s, including
3768 walking the array until it gets to the end and freeing any subsidiary
3769 data items in each \c{u} sub-union which are expected to be
3770 dynamically allocated.
3771
3772 (See \k{backend-configure} for details of the \c{config_item}
3773 structure.)
3774
3775 \H{utils-tree234} Sorted and counted tree functions
3776
3777 Many games require complex algorithms for generating random puzzles,
3778 and some require moderately complex algorithms even during play. A
3779 common requirement during these algorithms is for a means of
3780 maintaining sorted or unsorted lists of items, such that items can
3781 be removed and added conveniently.
3782
3783 For general use, Puzzles provides the following set of functions
3784 which maintain 2-3-4 trees in memory. (A 2-3-4 tree is a balanced
3785 tree structure, with the property that all lookups, insertions,
3786 deletions, splits and joins can be done in \cw{O(log N)} time.)
3787
3788 All these functions expect you to be storing a tree of \c{void *}
3789 pointers. You can put anything you like in those pointers.
3790
3791 By the use of per-node element counts, these tree structures have
3792 the slightly unusual ability to look elements up by their numeric
3793 index within the list represented by the tree. This means that they
3794 can be used to store an unsorted list (in which case, every time you
3795 insert a new element, you must explicitly specify the position where
3796 you wish to insert it). They can also do numeric lookups in a sorted
3797 tree, which might be useful for (for example) tracking the median of
3798 a changing data set.
3799
3800 As well as storing sorted lists, these functions can be used for
3801 storing \q{maps} (associative arrays), by defining each element of a
3802 tree to be a (key, value) pair.
3803
3804 \S{utils-newtree234} \cw{newtree234()}
3805
3806 \c tree234 *newtree234(cmpfn234 cmp);
3807
3808 Creates a new empty tree, and returns a pointer to it.
3809
3810 The parameter \c{cmp} determines the sorting criterion on the tree.
3811 Its prototype is
3812
3813 \c typedef int (*cmpfn234)(void *, void *);
3814
3815 If you want a sorted tree, you should provide a function matching
3816 this prototype, which returns like \cw{strcmp()} does (negative if
3817 the first argument is smaller than the second, positive if it is
3818 bigger, zero if they compare equal). In this case, the function
3819 \cw{addpos234()} will not be usable on your tree (because all
3820 insertions must respect the sorting order).
3821
3822 If you want an unsorted tree, pass \cw{NULL}. In this case you will
3823 not be able to use either \cw{add234()} or \cw{del234()}, or any
3824 other function such as \cw{find234()} which depends on a sorting
3825 order. Your tree will become something more like an array, except
3826 that it will efficiently support insertion and deletion as well as
3827 lookups by numeric index.
3828
3829 \S{utils-freetree234} \cw{freetree234()}
3830
3831 \c void freetree234(tree234 *t);
3832
3833 Frees a tree. This function will not free the \e{elements} of the
3834 tree (because they might not be dynamically allocated, or you might
3835 be storing the same set of elements in more than one tree); it will
3836 just free the tree structure itself. If you want to free all the
3837 elements of a tree, you should empty it before passing it to
3838 \cw{freetree234()}, by means of code along the lines of
3839
3840 \c while ((element = delpos234(tree, 0)) != NULL)
3841 \c     sfree(element); /* or some more complicated free function */
3842 \e                     iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
3843
3844 \S{utils-add234} \cw{add234()}
3845
3846 \c void *add234(tree234 *t, void *e);
3847
3848 Inserts a new element \c{e} into the tree \c{t}. This function
3849 expects the tree to be sorted; the new element is inserted according
3850 to the sort order.
3851
3852 If an element comparing equal to \c{e} is already in the tree, then
3853 the insertion will fail, and the return value will be the existing
3854 element. Otherwise, the insertion succeeds, and \c{e} is returned.
3855
3856 \S{utils-addpos234} \cw{addpos234()}
3857
3858 \c void *addpos234(tree234 *t, void *e, int index);
3859
3860 Inserts a new element into an unsorted tree. Since there is no
3861 sorting order to dictate where the new element goes, you must
3862 specify where you want it to go. Setting \c{index} to zero puts the
3863 new element right at the start of the list; setting \c{index} to the
3864 current number of elements in the tree puts the new element at the
3865 end.
3866
3867 Return value is \c{e}, in line with \cw{add234()} (although this
3868 function cannot fail except by running out of memory, in which case
3869 it will bomb out and die rather than returning an error indication).
3870
3871 \S{utils-index234} \cw{index234()}
3872
3873 \c void *index234(tree234 *t, int index);
3874
3875 Returns a pointer to the \c{index}th element of the tree, or
3876 \cw{NULL} if \c{index} is out of range. Elements of the tree are
3877 numbered from zero.
3878
3879 \S{utils-find234} \cw{find234()}
3880
3881 \c void *find234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp);
3882
3883 Searches for an element comparing equal to \c{e} in a sorted tree.
3884
3885 If \c{cmp} is \cw{NULL}, the tree's ordinary comparison function
3886 will be used to perform the search. However, sometimes you don't
3887 want that; suppose, for example, each of your elements is a big
3888 structure containing a \c{char *} name field, and you want to find
3889 the element with a given name. You \e{could} achieve this by
3890 constructing a fake element structure, setting its name field
3891 appropriately, and passing it to \cw{find234()}, but you might find
3892 it more convenient to pass \e{just} a name string to \cw{find234()},
3893 supplying an alternative comparison function which expects one of
3894 its arguments to be a bare name and the other to be a large
3895 structure containing a name field.
3896
3897 Therefore, if \c{cmp} is not \cw{NULL}, then it will be used to
3898 compare \c{e} to elements of the tree. The first argument passed to
3899 \c{cmp} will always be \c{e}; the second will be an element of the
3900 tree.
3901
3902 (See \k{utils-newtree234} for the definition of the \c{cmpfn234}
3903 function pointer type.)
3904
3905 The returned value is the element found, or \cw{NULL} if the search
3906 is unsuccessful.
3907
3908 \S{utils-findrel234} \cw{findrel234()}
3909
3910 \c void *findrel234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation);
3911
3912 This function is like \cw{find234()}, but has the additional ability
3913 to do a \e{relative} search. The additional parameter \c{relation}
3914 can be one of the following values:
3915
3916 \dt \cw{REL234_EQ}
3917
3918 \dd Find only an element that compares equal to \c{e}. This is
3919 exactly the behaviour of \cw{find234()}.
3920
3921 \dt \cw{REL234_LT}
3922
3923 \dd Find the greatest element that compares strictly less than
3924 \c{e}. \c{e} may be \cw{NULL}, in which case it finds the greatest
3925 element in the whole tree (which could also be done by
3926 \cw{index234(t, count234(t)-1)}).
3927
3928 \dt \cw{REL234_LE}
3929
3930 \dd Find the greatest element that compares less than or equal to
3931 \c{e}. (That is, find an element that compares equal to \c{e} if
3932 possible, but failing that settle for something just less than it.)
3933
3934 \dt \cw{REL234_GT}
3935
3936 \dd Find the smallest element that compares strictly greater than
3937 \c{e}. \c{e} may be \cw{NULL}, in which case it finds the smallest
3938 element in the whole tree (which could also be done by
3939 \cw{index234(t, 0)}).
3940
3941 \dt \cw{REL234_GE}
3942
3943 \dd Find the smallest element that compares greater than or equal to
3944 \c{e}. (That is, find an element that compares equal to \c{e} if
3945 possible, but failing that settle for something just bigger than
3946 it.)
3947
3948 Return value, as before, is the element found or \cw{NULL} if no
3949 element satisfied the search criterion.
3950
3951 \S{utils-findpos234} \cw{findpos234()}
3952
3953 \c void *findpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int *index);
3954
3955 This function is like \cw{find234()}, but has the additional feature
3956 of returning the index of the element found in the tree; that index
3957 is written to \c{*index} in the event of a successful search (a
3958 non-\cw{NULL} return value).
3959
3960 \c{index} may be \cw{NULL}, in which case this function behaves
3961 exactly like \cw{find234()}.
3962
3963 \S{utils-findrelpos234} \cw{findrelpos234()}
3964
3965 \c void *findrelpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation,
3966 \c                     int *index);
3967
3968 This function combines all the features of \cw{findrel234()} and
3969 \cw{findpos234()}.
3970
3971 \S{utils-del234} \cw{del234()}
3972
3973 \c void *del234(tree234 *t, void *e);
3974
3975 Finds an element comparing equal to \c{e} in the tree, deletes it,
3976 and returns it.
3977
3978 The input tree must be sorted.
3979
3980 The element found might be \c{e} itself, or might merely compare
3981 equal to it.
3982
3983 Return value is \cw{NULL} if no such element is found.
3984
3985 \S{utils-delpos234} \cw{delpos234()}
3986
3987 \c void *delpos234(tree234 *t, int index);
3988
3989 Deletes the element at position \c{index} in the tree, and returns
3990 it.
3991
3992 Return value is \cw{NULL} if the index is out of range.
3993
3994 \S{utils-count234} \cw{count234()}
3995
3996 \c int count234(tree234 *t);
3997
3998 Returns the number of elements currently in the tree.
3999
4000 \S{utils-splitpos234} \cw{splitpos234()}
4001
4002 \c tree234 *splitpos234(tree234 *t, int index, int before);
4003
4004 Splits the input tree into two pieces at a given position, and
4005 creates a new tree containing all the elements on one side of that
4006 position.
4007
4008 If \c{before} is \cw{TRUE}, then all the items at or after position
4009 \c{index} are left in the input tree, and the items before that
4010 point are returned in the new tree. Otherwise, the reverse happens:
4011 all the items at or after \c{index} are moved into the new tree, and
4012 those before that point are left in the old one.
4013
4014 If \c{index} is equal to 0 or to the number of elements in the input
4015 tree, then one of the two trees will end up empty (and this is not
4016 an error condition). If \c{index} is further out of range in either
4017 direction, the operation will fail completely and return \cw{NULL}.
4018
4019 This operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how large
4020 the tree or how balanced or unbalanced the split.
4021
4022 \S{utils-split234} \cw{split234()}
4023
4024 \c tree234 *split234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int rel);
4025
4026 Splits a sorted tree according to its sort order.
4027
4028 \c{rel} can be any of the relation constants described in
4029 \k{utils-findrel234}, \e{except} for \cw{REL234_EQ}. All the
4030 elements having that relation to \c{e} will be transferred into the
4031 new tree; the rest will be left in the old one.
4032
4033 The parameter \c{cmp} has the same semantics as it does in
4034 \cw{find234()}: if it is not \cw{NULL}, it will be used in place of
4035 the tree's own comparison function when comparing elements to \c{e},
4036 in such a way that \c{e} itself is always the first of its two
4037 operands.
4038
4039 Again, this operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how
4040 large the tree or how balanced or unbalanced the split.
4041
4042 \S{utils-join234} \cw{join234()}
4043
4044 \c tree234 *join234(tree234 *t1, tree234 *t2);
4045
4046 Joins two trees together by concatenating the lists they represent.
4047 All the elements of \c{t2} are moved into \c{t1}, in such a way that
4048 they appear \e{after} the elements of \c{t1}. The tree \c{t2} is
4049 freed; the return value is \c{t1}.
4050
4051 If you apply this function to a sorted tree and it violates the sort
4052 order (i.e. the smallest element in \c{t2} is smaller than or equal
4053 to the largest element in \c{t1}), the operation will fail and
4054 return \cw{NULL}.
4055
4056 This operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how large
4057 the trees being joined together.
4058
4059 \S{utils-join234r} \cw{join234r()}
4060
4061 \c tree234 *join234r(tree234 *t1, tree234 *t2);
4062
4063 Joins two trees together in exactly the same way as \cw{join234()},
4064 but this time the combined tree is returned in \c{t2}, and \c{t1} is
4065 destroyed. The elements in \c{t1} still appear before those in
4066 \c{t2}.
4067
4068 Again, this operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how
4069 large the trees being joined together.
4070
4071 \S{utils-copytree234} \cw{copytree234()}
4072
4073 \c tree234 *copytree234(tree234 *t, copyfn234 copyfn,
4074 \c                      void *copyfnstate);
4075
4076 Makes a copy of an entire tree.
4077
4078 If \c{copyfn} is \cw{NULL}, the tree will be copied but the elements
4079 will not be; i.e. the new tree will contain pointers to exactly the
4080 same physical elements as the old one.
4081
4082 If you want to copy each actual element during the operation, you
4083 can instead pass a function in \c{copyfn} which makes a copy of each
4084 element. That function has the prototype
4085
4086 \c typedef void *(*copyfn234)(void *state, void *element);
4087
4088 and every time it is called, the \c{state} parameter will be set to
4089 the value you passed in as \c{copyfnstate}.
4090
4091 \H{utils-misc} Miscellaneous utility functions and macros
4092
4093 This section contains all the utility functions which didn't
4094 sensibly fit anywhere else.
4095
4096 \S{utils-truefalse} \cw{TRUE} and \cw{FALSE}
4097
4098 The main Puzzles header file defines the macros \cw{TRUE} and
4099 \cw{FALSE}, which are used throughout the code in place of 1 and 0
4100 (respectively) to indicate that the values are in a boolean context.
4101 For code base consistency, I'd prefer it if submissions of new code
4102 followed this convention as well.
4103
4104 \S{utils-maxmin} \cw{max()} and \cw{min()}
4105
4106 The main Puzzles header file defines the pretty standard macros
4107 \cw{max()} and \cw{min()}, each of which is given two arguments and
4108 returns the one which compares greater or less respectively.
4109
4110 These macros may evaluate their arguments multiple times. Avoid side
4111 effects.
4112
4113 \S{utils-pi} \cw{PI}
4114
4115 The main Puzzles header file defines a macro \cw{PI} which expands
4116 to a floating-point constant representing pi.
4117
4118 (I've never understood why ANSI's \cw{<math.h>} doesn't define this.
4119 It'd be so useful!)
4120
4121 \S{utils-obfuscate-bitmap} \cw{obfuscate_bitmap()}
4122
4123 \c void obfuscate_bitmap(unsigned char *bmp, int bits, int decode);
4124
4125 This function obscures the contents of a piece of data, by
4126 cryptographic methods. It is useful for games of hidden information
4127 (such as Mines, Guess or Black Box), in which the game ID
4128 theoretically reveals all the information the player is supposed to
4129 be trying to guess. So in order that players should be able to send
4130 game IDs to one another without accidentally spoiling the resulting
4131 game by looking at them, these games obfuscate their game IDs using
4132 this function.
4133
4134 Although the obfuscation function is cryptographic, it cannot
4135 properly be called encryption because it has no key. Therefore,
4136 anybody motivated enough can re-implement it, or hack it out of the
4137 Puzzles source, and strip the obfuscation off one of these game IDs
4138 to see what lies beneath. (Indeed, they could usually do it much
4139 more easily than that, by entering the game ID into their own copy
4140 of the puzzle and hitting Solve.) The aim is not to protect against
4141 a determined attacker; the aim is simply to protect people who
4142 wanted to play the game honestly from \e{accidentally} spoiling
4143 their own fun.
4144
4145 The input argument \c{bmp} points at a piece of memory to be
4146 obfuscated. \c{bits} gives the length of the data. Note that that
4147 length is in \e{bits} rather than bytes: if you ask for obfuscation
4148 of a partial number of bytes, then you will get it. Bytes are
4149 considered to be used from the top down: thus, for example, setting
4150 \c{bits} to 10 will cover the whole of \cw{bmp[0]} and the \e{top
4151 two} bits of \cw{bmp[1]}. The remainder of a partially used byte is
4152 undefined (i.e. it may be corrupted by the function).
4153
4154 The parameter \c{decode} is \cw{FALSE} for an encoding operation,
4155 and \cw{TRUE} for a decoding operation. Each is the inverse of the
4156 other. (There's no particular reason you shouldn't obfuscate by
4157 decoding and restore cleartext by encoding, if you really wanted to;
4158 it should still work.)
4159
4160 The input bitmap is processed in place.
4161
4162 \S{utils-bin2hex} \cw{bin2hex()}
4163
4164 \c char *bin2hex(const unsigned char *in, int inlen);
4165
4166 This function takes an input byte array and converts it into an
4167 ASCII string encoding those bytes in (lower-case) hex. It returns a
4168 dynamically allocated string containing that encoding.
4169
4170 This function is useful for encoding the result of
4171 \cw{obfuscate_bitmap()} in printable ASCII for use in game IDs.
4172
4173 \S{utils-hex2bin} \cw{hex2bin()}
4174
4175 \c unsigned char *hex2bin(const char *in, int outlen);
4176
4177 This function takes an ASCII string containing hex digits, and
4178 converts it back into a byte array of length \c{outlen}. If there
4179 aren't enough hex digits in the string, the contents of the
4180 resulting array will be undefined.
4181
4182 This function is the inverse of \cw{bin2hex()}.
4183
4184 \S{utils-game-mkhighlight} \cw{game_mkhighlight()}
4185
4186 \c void game_mkhighlight(frontend *fe, float *ret,
4187 \c                       int background, int highlight, int lowlight);
4188
4189 It's reasonably common for a puzzle game's graphics to use
4190 highlights and lowlights to indicate \q{raised} or \q{lowered}
4191 sections. Fifteen, Sixteen and Twiddle are good examples of this.
4192
4193 Puzzles using this graphical style are running a risk if they just
4194 use whatever background colour is supplied to them by the front end,
4195 because that background colour might be too light to see any
4196 highlights on at all. (In particular, it's not unheard of for the
4197 front end to specify a default background colour of white.)
4198
4199 Therefore, such puzzles can call this utility function from their
4200 \cw{colours()} routine (\k{backend-colours}). You pass it your front
4201 end handle, a pointer to the start of your return array, and three
4202 colour indices. It will:
4203
4204 \b call \cw{frontend_default_colour()} (\k{frontend-default-colour})
4205 to fetch the front end's default background colour
4206
4207 \b alter the brightness of that colour if it's unsuitable
4208
4209 \b define brighter and darker variants of the colour to be used as
4210 highlights and lowlights
4211
4212 \b write those results into the relevant positions in the \c{ret}
4213 array.
4214
4215 Thus, \cw{ret[background*3]} to \cw{ret[background*3+2]} will be set
4216 to RGB values defining a sensible background colour, and similary
4217 \c{highlight} and \c{lowlight} will be set to sensible colours.
4218
4219 \C{writing} How to write a new puzzle
4220
4221 This chapter gives a guide to how to actually write a new puzzle:
4222 where to start, what to do first, how to solve common problems.
4223
4224 The previous chapters have been largely composed of facts. This one
4225 is mostly advice.
4226
4227 \H{writing-editorial} Choosing a puzzle
4228
4229 Before you start writing a puzzle, you have to choose one. Your
4230 taste in puzzle games is up to you, of course; and, in fact, you're
4231 probably reading this guide because you've \e{already} thought of a
4232 game you want to write. But if you want to get it accepted into the
4233 official Puzzles distribution, then there's a criterion it has to
4234 meet.
4235
4236 The current Puzzles editorial policy is that all games should be
4237 \e{fair}. A fair game is one which a player can only fail to
4238 complete through demonstrable lack of skill \dash that is, such that
4239 a better player in the same situation would have \e{known} to do
4240 something different.
4241
4242 For a start, that means every game presented to the user must have
4243 \e{at least one solution}. Giving the unsuspecting user a puzzle
4244 which is actually impossible is not acceptable. (There is an
4245 exception: if the user has selected some non-default option which is
4246 clearly labelled as potentially unfair, \e{then} you're allowed to
4247 generate possibly insoluble puzzles, because the user isn't
4248 unsuspecting any more. Same Game and Mines both have options of this
4249 type.)
4250
4251 Also, this actually \e{rules out} games such as Klondike, or the
4252 normal form of Mahjong Solitaire. Those games have the property that
4253 even if there is a solution (i.e. some sequence of moves which will
4254 get from the start state to the solved state), the player doesn't
4255 necessarily have enough information to \e{find} that solution. In
4256 both games, it is possible to reach a dead end because you had an
4257 arbitrary choice to make and made it the wrong way. This violates
4258 the fairness criterion, because a better player couldn't have known
4259 they needed to make the other choice.
4260
4261 (GNOME has a variant on Mahjong Solitaire which makes it fair: there
4262 is a Shuffle operation which randomly permutes all the remaining
4263 tiles without changing their positions, which allows you to get out
4264 of a sticky situation. Using this operation adds a 60-second penalty
4265 to your solution time, so it's to the player's advantage to try to
4266 minimise the chance of having to use it. It's still possible to
4267 render the game uncompletable if you end up with only two tiles
4268 vertically stacked, but that's easy to foresee and avoid using a
4269 shuffle operation. This form of the game \e{is} fair. Implementing
4270 it in Puzzles would require an infrastructure change so that the
4271 back end could communicate time penalties to the mid-end, but that
4272 would be easy enough.)
4273
4274 Providing a \e{unique} solution is a little more negotiable; it
4275 depends on the puzzle. Solo would have been of unacceptably low
4276 quality if it didn't always have a unique solution, whereas Twiddle
4277 inherently has multiple solutions by its very nature and it would
4278 have been meaningless to even \e{suggest} making it uniquely
4279 soluble. Somewhere in between, Flip could reasonably be made to have
4280 unique solutions (by enforcing a zero-dimension kernel in every
4281 generated matrix) but it doesn't seem like a serious quality problem
4282 that it doesn't.
4283
4284 Of course, you don't \e{have} to care about all this. There's
4285 nothing stopping you implementing any puzzle you want to if you're
4286 happy to maintain your puzzle yourself, distribute it from your own
4287 web site, fork the Puzzles code completely, or anything like that.
4288 It's free software; you can do what you like with it. But any game
4289 that you want to be accepted into \e{my} Puzzles code base has to
4290 satisfy the fairness criterion, which means all randomly generated
4291 puzzles must have a solution (unless the user has deliberately
4292 chosen otherwise) and it must be possible \e{in theory} to find that
4293 solution without having to guess.
4294
4295 \H{writing-gs} Getting started
4296
4297 The simplest way to start writing a new puzzle is to copy
4298 \c{nullgame.c}. This is a template puzzle source file which does
4299 almost nothing, but which contains all the back end function
4300 prototypes and declares the back end data structure correctly. It is
4301 built every time the rest of Puzzles is built, to ensure that it
4302 doesn't get out of sync with the code and remains buildable.
4303
4304 So start by copying \c{nullgame.c} into your new source file. Then
4305 you'll gradually add functionality until the very boring Null Game
4306 turns into your real game.
4307
4308 Next you'll need to add your puzzle to the Makefiles, in order to
4309 compile it conveniently. \e{Do not edit the Makefiles}: they are
4310 created automatically by the script \c{mkfiles.pl}, from the file
4311 called \c{Recipe}. Edit \c{Recipe}, and then re-run \c{mkfiles.pl}.
4312
4313 Also, don't forget to add your puzzle to \c{list.c}: if you don't,
4314 then it will still run fine on platforms which build each puzzle
4315 separately, but Mac OS X and other monolithic platforms will not
4316 include your new puzzle in their single binary.
4317
4318 Once your source file is building, you can move on to the fun bit.
4319
4320 \S{writing-generation} Puzzle generation
4321
4322 Randomly generating instances of your puzzle is almost certain to be
4323 the most difficult part of the code, and also the task with the
4324 highest chance of turning out to be completely infeasible. Therefore
4325 I strongly recommend doing it \e{first}, so that if it all goes
4326 horribly wrong you haven't wasted any more time than you absolutely
4327 had to. What I usually do is to take an unmodified \c{nullgame.c},
4328 and start adding code to \cw{new_game_desc()} which tries to
4329 generate a puzzle instance and print it out using \cw{printf()}.
4330 Once that's working, \e{then} I start connecting it up to the return
4331 value of \cw{new_game_desc()}, populating other structures like
4332 \c{game_params}, and generally writing the rest of the source file.
4333
4334 There are many ways to generate a puzzle which is known to be
4335 soluble. In this section I list all the methods I currently know of,
4336 in case any of them can be applied to your puzzle. (Not all of these
4337 methods will work, or in some cases even make sense, for all
4338 puzzles.)
4339
4340 Some puzzles are mathematically tractable, meaning you can work out
4341 in advance which instances are soluble. Sixteen, for example, has a
4342 parity constraint in some settings which renders exactly half the
4343 game space unreachable, but it can be mathematically proved that any
4344 position not in that half \e{is} reachable. Therefore, Sixteen's
4345 grid generation simply consists of selecting at random from a well
4346 defined subset of the game space. Cube in its default state is even
4347 easier: \e{every} possible arrangement of the blue squares and the
4348 cube's starting position is soluble!
4349
4350 Another option is to redefine what you mean by \q{soluble}. Black
4351 Box takes this approach. There are layouts of balls in the box which
4352 are completely indistinguishable from one another no matter how many
4353 beams you fire into the box from which angles, which would normally
4354 be grounds for declaring those layouts unfair; but fortunately,
4355 detecting that indistinguishability is computationally easy. So
4356 Black Box doesn't demand that your ball placements match its own; it
4357 merely demands that your ball placements be \e{indistinguishable}
4358 from the ones it was thinking of. If you have an ambiguous puzzle,
4359 then any of the possible answers is considered to be a solution.
4360 Having redefined the rules in that way, any puzzle is soluble again.
4361
4362 Those are the simple techniques. If they don't work, you have to get
4363 cleverer.
4364
4365 One way to generate a soluble puzzle is to start from the solved
4366 state and make inverse moves until you reach a starting state. Then
4367 you know there's a solution, because you can just list the inverse
4368 moves you made and make them in the opposite order to return to the
4369 solved state.
4370
4371 This method can be simple and effective for puzzles where you get to
4372 decide what's a starting state and what's not. In Pegs, for example,
4373 the generator begins with one peg in the centre of the board and
4374 makes inverse moves until it gets bored; in this puzzle, valid
4375 inverse moves are easy to detect, and \e{any} state that's reachable
4376 from the solved state by inverse moves is a reasonable starting
4377 position. So Pegs just continues making inverse moves until the
4378 board satisfies some criteria about extent and density, and then
4379 stops and declares itself done.
4380
4381 For other puzzles, it can be a lot more difficult. Same Game uses
4382 this strategy too, and it's lucky to get away with it at all: valid
4383 inverse moves aren't easy to find (because although it's easy to
4384 insert additional squares in a Same Game position, it's difficult to
4385 arrange that \e{after} the insertion they aren't adjacent to any
4386 other squares of the same colour), so you're constantly at risk of
4387 running out of options and having to backtrack or start again. Also,
4388 Same Game grids never start off half-empty, which means you can't
4389 just stop when you run out of moves \dash you have to find a way to
4390 fill the grid up \e{completely}.
4391
4392 The other way to generate a puzzle that's soluble is to start from
4393 the other end, and actually write a \e{solver}. This tends to ensure
4394 that a puzzle has a \e{unique} solution over and above having a
4395 solution at all, so it's a good technique to apply to puzzles for
4396 which that's important.
4397
4398 One theoretical drawback of generating soluble puzzles by using a
4399 solver is that your puzzles are restricted in difficulty to those
4400 which the solver can handle. (Most solvers are not fully general:
4401 many sets of puzzle rules are NP-complete or otherwise nasty, so
4402 most solvers can only handle a subset of the theoretically soluble
4403 puzzles.) It's been my experience in practice, however, that this
4404 usually isn't a problem; computers are good at very different things
4405 from humans, and what the computer thinks is nice and easy might
4406 still be pleasantly challenging for a human. For example, when
4407 solving Dominosa puzzles I frequently find myself using a variety of
4408 reasoning techniques that my solver doesn't know about; in
4409 principle, therefore, I should be able to solve the puzzle using
4410 only those techniques it \e{does} know about, but this would involve
4411 repeatedly searching the entire grid for the one simple deduction I
4412 can make. Computers are good at this sort of exhaustive search, but
4413 it's been my experience that human solvers prefer to do more complex
4414 deductions than to spend ages searching for simple ones. So in many
4415 cases I don't find my own playing experience to be limited by the
4416 restrictions on the solver.
4417
4418 (This isn't \e{always} the case. Solo is a counter-example;
4419 generating Solo puzzles using a simple solver does lead to
4420 qualitatively easier puzzles. Therefore I had to make the Solo
4421 solver rather more advanced than most of them.)
4422
4423 There are several different ways to apply a solver to the problem of
4424 generating a soluble puzzle. I list a few of them below.
4425
4426 The simplest approach is brute force: randomly generate a puzzle,
4427 use the solver to see if it's soluble, and if not, throw it away and
4428 try again until you get lucky. This is often a viable technique if
4429 all else fails, but it tends not to scale well: for many puzzle
4430 types, the probability of finding a uniquely soluble instance
4431 decreases sharply as puzzle size goes up, so this technique might
4432 work reasonably fast for small puzzles but take (almost) forever at
4433 larger sizes. Still, if there's no other alternative it can be
4434 usable: Pattern and Dominosa both use this technique. (However,
4435 Dominosa has a means of tweaking the randomly generated grids to
4436 increase the \e{probability} of them being soluble, by ruling out
4437 one of the most common ambiguous cases. This improved generation
4438 speed by over a factor of 10 on the highest preset!)
4439
4440 An approach which can be more scalable involves generating a grid
4441 and then tweaking it to make it soluble. This is the technique used
4442 by Mines and also by Net: first a random puzzle is generated, and
4443 then the solver is run to see how far it gets. Sometimes the solver
4444 will get stuck; when that happens, examine the area it's having
4445 trouble with, and make a small random change in that area to allow
4446 it to make more progress. Continue solving (possibly even without
4447 restarting the solver), tweaking as necessary, until the solver
4448 finishes. Then restart the solver from the beginning to ensure that
4449 the tweaks haven't caused new problems in the process of solving old
4450 ones (which can sometimes happen).
4451
4452 This strategy works well in situations where the usual solver
4453 failure mode is to get stuck in an easily localised spot. Thus it
4454 works well for Net and Mines, whose most common failure mode tends
4455 to be that most of the grid is fine but there are a few widely
4456 separated ambiguous sections; but it would work less well for
4457 Dominosa, in which the way you get stuck is to have scoured the
4458 whole grid and not found anything you can deduce \e{anywhere}. Also,
4459 it relies on there being a low probability that tweaking the grid
4460 introduces a new problem at the same time as solving the old one;
4461 Mines and Net also have the property that most of their deductions
4462 are local, so that it's very unlikely for a tweak to affect
4463 something half way across the grid from the location where it was
4464 applied. In Dominosa, by contrast, a lot of deductions use
4465 information about half the grid (\q{out of all the sixes, only one
4466 is next to a three}, which can depend on the values of up to 32 of
4467 the 56 squares in the default setting!), so this tweaking strategy
4468 would be rather less likely to work well.
4469
4470 A more specialised strategy is that used in Solo and Slant. These
4471 puzzles have the property that they derive their difficulty from not
4472 presenting all the available clues. (In Solo's case, if all the
4473 possible clues were provided then the puzzle would already be
4474 solved; in Slant it would still require user action to fill in the
4475 lines, but it would present no challenge at all). Therefore, a
4476 simple generation technique is to leave the decision of which clues
4477 to provide until the last minute. In other words, first generate a
4478 random \e{filled} grid with all possible clues present, and then
4479 gradually remove clues for as long as the solver reports that it's
4480 still soluble. Unlike the methods described above, this technique
4481 \e{cannot} fail \dash once you've got a filled grid, nothing can
4482 stop you from being able to convert it into a viable puzzle.
4483 However, it wouldn't even be meaningful to apply this technique to
4484 (say) Pattern, in which clues can never be left out, so the only way
4485 to affect the set of clues is by altering the solution.
4486
4487 (Unfortunately, Solo is complicated by the need to provide puzzles
4488 at varying difficulty levels. It's easy enough to generate a puzzle
4489 of \e{at most} a given level of difficulty; you just have a solver
4490 with configurable intelligence, and you set it to a given level and
4491 apply the above technique, thus guaranteeing that the resulting grid
4492 is solvable by someone with at most that much intelligence. However,
4493 generating a puzzle of \e{at least} a given level of difficulty is
4494 rather harder; if you go for \e{at most} Intermediate level, you're
4495 likely to find that you've accidentally generated a Trivial grid a
4496 lot of the time, because removing just one number is sufficient to
4497 take the puzzle from Trivial straight to Ambiguous. In that
4498 situation Solo has no remaining options but to throw the puzzle away
4499 and start again.)
4500
4501 A final strategy is to use the solver \e{during} puzzle
4502 construction: lay out a bit of the grid, run the solver to see what
4503 it allows you to deduce, and then lay out a bit more to allow the
4504 solver to make more progress. There are articles on the web that
4505 recommend constructing Sudoku puzzles by this method (which is
4506 completely the opposite way round to how Solo does it); for Sudoku
4507 it has the advantage that you get to specify your clue squares in
4508 advance (so you can have them make pretty patterns).
4509
4510 Rectangles uses a strategy along these lines. First it generates a
4511 grid by placing the actual rectangles; then it has to decide where
4512 in each rectangle to place a number. It uses a solver to help it
4513 place the numbers in such a way as to ensure a unique solution. It
4514 does this by means of running a test solver, but it runs the solver
4515 \e{before} it's placed any of the numbers \dash which means the
4516 solver must be capable of coping with uncertainty about exactly
4517 where the numbers are! It runs the solver as far as it can until it
4518 gets stuck; then it narrows down the possible positions of a number
4519 in order to allow the solver to make more progress, and so on. Most
4520 of the time this process terminates with the grid fully solved, at
4521 which point any remaining number-placement decisions can be made at
4522 random from the options not so far ruled out. Note that unlike the
4523 Net/Mines tweaking strategy described above, this algorithm does not
4524 require a checking run after it completes: if it finishes
4525 successfully at all, then it has definitely produced a uniquely
4526 soluble puzzle.
4527
4528 Most of the strategies described above are not 100% reliable. Each
4529 one has a failure rate: every so often it has to throw out the whole
4530 grid and generate a fresh one from scratch. (Solo's strategy would
4531 be the exception, if it weren't for the need to provide configurable
4532 difficulty levels.) Occasional failures are not a fundamental
4533 problem in this sort of work, however: it's just a question of
4534 dividing the grid generation time by the success rate (if it takes
4535 10ms to generate a candidate grid and 1/5 of them work, then it will
4536 take 50ms on average to generate a viable one), and seeing whether
4537 the expected time taken to \e{successfully} generate a puzzle is
4538 unacceptably slow. Dominosa's generator has a very low success rate
4539 (about 1 out of 20 candidate grids turn out to be usable, and if you
4540 think \e{that's} bad then go and look at the source code and find
4541 the comment showing what the figures were before the generation-time
4542 tweaks!), but the generator itself is very fast so this doesn't
4543 matter. Rectangles has a slower generator, but fails well under 50%
4544 of the time.
4545
4546 So don't be discouraged if you have an algorithm that doesn't always
4547 work: if it \e{nearly} always works, that's probably good enough.
4548 The one place where reliability is important is that your algorithm
4549 must never produce false positives: it must not claim a puzzle is
4550 soluble when it isn't. It can produce false negatives (failing to
4551 notice that a puzzle is soluble), and it can fail to generate a
4552 puzzle at all, provided it doesn't do either so often as to become
4553 slow.
4554
4555 One last piece of advice: for grid-based puzzles, when writing and
4556 testing your generation algorithm, it's almost always a good idea
4557 \e{not} to test it initially on a grid that's square (i.e.
4558 \cw{w==h}), because if the grid is square then you won't notice if
4559 you mistakenly write \c{h} instead of \c{w} (or vice versa)
4560 somewhere in the code. Use a rectangular grid for testing, and any
4561 size of grid will be likely to work after that.
4562
4563 \S{writing-textformats} Designing textual description formats
4564
4565 Another aspect of writing a puzzle which is worth putting some
4566 thought into is the design of the various text description formats:
4567 the format of the game parameter encoding, the game description
4568 encoding, and the move encoding.
4569
4570 The first two of these should be reasonably intuitive for a user to
4571 type in; so provide some flexibility where possible. Suppose, for
4572 example, your parameter format consists of two numbers separated by
4573 an \c{x} to specify the grid dimensions (\c{10x10} or \c{20x15}),
4574 and then has some suffixes to specify other aspects of the game
4575 type. It's almost always a good idea in this situation to arrange
4576 that \cw{decode_params()} can handle the suffixes appearing in any
4577 order, even if \cw{encode_params()} only ever generates them in one
4578 order.
4579
4580 These formats will also be expected to be reasonably stable: users
4581 will expect to be able to exchange game IDs with other users who
4582 aren't running exactly the same version of your game. So make them
4583 robust and stable: don't build too many assumptions into the game ID
4584 format which will have to be changed every time something subtle
4585 changes in the puzzle code.
4586
4587 \H{writing-howto} Common how-to questions
4588
4589 This section lists some common things people want to do when writing
4590 a puzzle, and describes how to achieve them within the Puzzles
4591 framework.
4592
4593 \S{writing-howto-cursor} Drawing objects at only one position
4594
4595 A common phenomenon is to have an object described in the
4596 \c{game_state} or the \c{game_ui} which can only be at one position.
4597 A cursor \dash probably specified in the \c{game_ui} \dash is a good
4598 example.
4599
4600 In the \c{game_ui}, it would \e{obviously} be silly to have an array
4601 covering the whole game grid with a boolean flag stating whether the
4602 cursor was at each position. Doing that would waste space, would
4603 make it difficult to find the cursor in order to do anything with
4604 it, and would introduce the potential for synchronisation bugs in
4605 which you ended up with two cursors or none. The obviously sensible
4606 way to store a cursor in the \c{game_ui} is to have fields directly
4607 encoding the cursor's coordinates.
4608
4609 However, it is a mistake to assume that the same logic applies to
4610 the \c{game_drawstate}. If you replicate the cursor position fields
4611 in the draw state, the redraw code will get very complicated. In the
4612 draw state, in fact, it \e{is} probably the right thing to have a
4613 cursor flag for every position in the grid. You probably have an
4614 array for the whole grid in the drawstate already (stating what is
4615 currently displayed in the window at each position); the sensible
4616 approach is to add a \q{cursor} flag to each element of that array.
4617 Then the main redraw loop will look something like this
4618 (pseudo-code):
4619
4620 \c for (y = 0; y < h; y++) {
4621 \c     for (x = 0; x < w; x++) {
4622 \c         int value = state->symbol_at_position[y][x];
4623 \c         if (x == ui->cursor_x && y == ui->cursor_y)
4624 \c             value |= CURSOR;
4625 \c         if (ds->symbol_at_position[y][x] != value) {
4626 \c             symbol_drawing_subroutine(dr, ds, x, y, value);
4627 \c             ds->symbol_at_position[y][x] = value;
4628 \c         }
4629 \c     }
4630 \c }
4631
4632 This loop is very simple, pretty hard to get wrong, and
4633 \e{automatically} deals both with erasing the previous cursor and
4634 drawing the new one, with no special case code required.
4635
4636 This type of loop is generally a sensible way to write a redraw
4637 function, in fact. The best thing is to ensure that the information
4638 stored in the draw state for each position tells you \e{everything}
4639 about what was drawn there. A good way to ensure that is to pass
4640 precisely the same information, and \e{only} that information, to a
4641 subroutine that does the actual drawing; then you know there's no
4642 additional information which affects the drawing but which you don't
4643 notice changes in.
4644
4645 \S{writing-keyboard-cursor} Implementing a keyboard-controlled cursor
4646
4647 It is often useful to provide a keyboard control method in a
4648 basically mouse-controlled game. A keyboard-controlled cursor is
4649 best implemented by storing its location in the \c{game_ui} (since
4650 if it were in the \c{game_state} then the user would have to
4651 separately undo every cursor move operation). So the procedure would
4652 be:
4653
4654 \b Put cursor position fields in the \c{game_ui}.
4655
4656 \b \cw{interpret_move()} responds to arrow keys by modifying the
4657 cursor position fields and returning \cw{""}.
4658
4659 \b \cw{interpret_move()} responds to some sort of fire button by
4660 actually performing a move based on the current cursor location.
4661
4662 \b You might want an additional \c{game_ui} field stating whether
4663 the cursor is currently visible, and having it disappear when a
4664 mouse action occurs (so that it doesn't clutter the display when not
4665 actually in use).
4666
4667 \b You might also want to automatically hide the cursor in
4668 \cw{changed_state()} when the current game state changes to one in
4669 which there is no move to make (which is the case in some types of
4670 completed game).
4671
4672 \b \cw{redraw()} draws the cursor using the technique described in
4673 \k{writing-howto-cursor}.
4674
4675 \S{writing-howto-dragging} Implementing draggable sprites
4676
4677 Some games have a user interface which involves dragging some sort
4678 of game element around using the mouse. If you need to show a
4679 graphic moving smoothly over the top of other graphics, use a
4680 blitter (see \k{drawing-blitter} for the blitter API) to save the
4681 background underneath it. The typical scenario goes:
4682
4683 \b Have a blitter field in the \c{game_drawstate}.
4684
4685 \b Set the blitter field to \cw{NULL} in the game's
4686 \cw{new_drawstate()} function, since you don't yet know how big the
4687 piece of saved background needs to be.
4688
4689 \b In the game's \cw{set_size()} function, once you know the size of
4690 the object you'll be dragging around the display and hence the
4691 required size of the blitter, actually allocate the blitter.
4692
4693 \b In \cw{free_drawstate()}, free the blitter if it's not \cw{NULL}.
4694
4695 \b In \cw{interpret_move()}, respond to mouse-down and mouse-drag
4696 events by updating some fields in the \cw{game_ui} which indicate
4697 that a drag is in progress.
4698
4699 \b At the \e{very end} of \cw{redraw()}, after all other drawing has
4700 been done, draw the moving object if there is one. First save the
4701 background under the object in the blitter; then set a clip
4702 rectangle covering precisely the area you just saved (just in case
4703 anti-aliasing or some other error causes your drawing to go beyond
4704 the area you saved). Then draw the object, and call \cw{unclip()}.
4705 Finally, set a flag in the \cw{game_drawstate} that indicates that
4706 the blitter needs restoring.
4707
4708 \b At the very start of \cw{redraw()}, before doing anything else at
4709 all, check the flag in the \cw{game_drawstate}, and if it says the
4710 blitter needs restoring then restore it. (Then clear the flag, so
4711 that this won't happen again in the next redraw if no moving object
4712 is drawn this time.)
4713
4714 This way, you will be able to write the rest of the redraw function
4715 completely ignoring the dragged object, as if it were floating above
4716 your bitmap and being completely separate.
4717
4718 \S{writing-ref-counting} Sharing large invariant data between all
4719 game states
4720
4721 In some puzzles, there is a large amount of data which never changes
4722 between game states. The array of numbers in Dominosa is a good
4723 example.
4724
4725 You \e{could} dynamically allocate a copy of that array in every
4726 \c{game_state}, and have \cw{dup_game()} make a fresh copy of it for
4727 every new \c{game_state}; but it would waste memory and time. A
4728 more efficient way is to use a reference-counted structure.
4729
4730 \b Define a structure type containing the data in question, and also
4731 containing an integer reference count.
4732
4733 \b Have a field in \c{game_state} which is a pointer to this
4734 structure.
4735
4736 \b In \cw{new_game()}, when creating a fresh game state at the start
4737 of a new game, create an instance of this structure, initialise it
4738 with the invariant data, and set its reference count to 1.
4739
4740 \b In \cw{dup_game()}, rather than making a copy of the structure
4741 for the new game state, simply set the new game state to point at
4742 the same copy of the structure, and increment its reference count.
4743
4744 \b In \cw{free_game()}, decrement the reference count in the
4745 structure pointed to by the game state; if the count reaches zero,
4746 free the structure.
4747
4748 This way, the invariant data will persist for only as long as it's
4749 genuinely needed; \e{as soon} as the last game state for a
4750 particular puzzle instance is freed, the invariant data for that
4751 puzzle will vanish as well. Reference counting is a very efficient
4752 form of garbage collection, when it works at all. (Which it does in
4753 this instance, of course, because there's no possibility of circular
4754 references.)
4755
4756 \S{writing-flash-types} Implementing multiple types of flash
4757
4758 In some games you need to flash in more than one different way.
4759 Mines, for example, flashes white when you win, and flashes red when
4760 you tread on a mine and die.
4761
4762 The simple way to do this is:
4763
4764 \b Have a field in the \c{game_ui} which describes the type of flash.
4765
4766 \b In \cw{flash_length()}, examine the old and new game states to
4767 decide whether a flash is required and what type. Write the type of
4768 flash to the \c{game_ui} field whenever you return non-zero.
4769
4770 \b In \cw{redraw()}, when you detect that \c{flash_time} is
4771 non-zero, examine the field in \c{game_ui} to decide which type of
4772 flash to draw.
4773
4774 \cw{redraw()} will never be called with \c{flash_time} non-zero
4775 unless \cw{flash_length()} was first called to tell the mid-end that
4776 a flash was required; so whenever \cw{redraw()} notices that
4777 \c{flash_time} is non-zero, you can be sure that the field in
4778 \c{game_ui} is correctly set.
4779
4780 \S{writing-move-anim} Animating game moves
4781
4782 A number of puzzle types benefit from a quick animation of each move
4783 you make.
4784
4785 For some games, such as Fifteen, this is particularly easy. Whenever
4786 \cw{redraw()} is called with \c{oldstate} non-\cw{NULL}, Fifteen
4787 simply compares the position of each tile in the two game states,
4788 and if the tile is not in the same place then it draws it some
4789 fraction of the way from its old position to its new position. This
4790 method copes automatically with undo.
4791
4792 Other games are less obvious. In Sixteen, for example, you can't
4793 just draw each tile a fraction of the way from its old to its new
4794 position: if you did that, the end tile would zip very rapidly past
4795 all the others to get to the other end and that would look silly.
4796 (Worse, it would look inconsistent if the end tile was drawn on top
4797 going one way and on the bottom going the other way.)
4798
4799 A useful trick here is to define a field or two in the game state
4800 that indicates what the last move was.
4801
4802 \b Add a \q{last move} field to the \c{game_state} (or two or more
4803 fields if the move is complex enough to need them).
4804
4805 \b \cw{new_game()} initialises this field to a null value for a new
4806 game state.
4807
4808 \b \cw{execute_move()} sets up the field to reflect the move it just
4809 performed.
4810
4811 \b \cw{redraw()} now needs to examine its \c{dir} parameter. If
4812 \c{dir} is positive, it determines the move being animated by
4813 looking at the last-move field in \c{newstate}; but if \c{dir} is
4814 negative, it has to look at the last-move field in \c{oldstate}, and
4815 invert whatever move it finds there.
4816
4817 Note also that Sixteen needs to store the \e{direction} of the move,
4818 because you can't quite determine it by examining the row or column
4819 in question. You can in almost all cases, but when the row is
4820 precisely two squares long it doesn't work since a move in either
4821 direction looks the same. (You could argue that since moving a
4822 2-element row left and right has the same effect, it doesn't matter
4823 which one you animate; but in fact it's very disorienting to click
4824 the arrow left and find the row moving right, and almost as bad to
4825 undo a move to the right and find the game animating \e{another}
4826 move to the right.)
4827
4828 \S{writing-conditional-anim} Animating drag operations
4829
4830 In Untangle, moves are made by dragging a node from an old position
4831 to a new position. Therefore, at the time when the move is initially
4832 made, it should not be animated, because the node has already been
4833 dragged to the right place and doesn't need moving there. However,
4834 it's nice to animate the same move if it's later undone or redone.
4835 This requires a bit of fiddling.
4836
4837 The obvious approach is to have a flag in the \c{game_ui} which
4838 inhibits move animation, and to set that flag in
4839 \cw{interpret_move()}. The question is, when would the flag be reset
4840 again? The obvious place to do so is \cw{changed_state()}, which
4841 will be called once per move. But it will be called \e{before}
4842 \cw{anim_length()}, so if it resets the flag then \cw{anim_length()}
4843 will never see the flag set at all.
4844
4845 The solution is to have \e{two} flags in a queue.
4846
4847 \b Define two flags in \c{game_ui}; let's call them \q{current} and
4848 \q{next}.
4849
4850 \b Set both to \cw{FALSE} in \c{new_ui()}.
4851
4852 \b When a drag operation completes in \cw{interpret_move()}, set the
4853 \q{next} flag to \cw{TRUE}.
4854
4855 \b Every time \cw{changed_state()} is called, set the value of
4856 \q{current} to the value in \q{next}, and then set the value of
4857 \q{next} to \cw{FALSE}.
4858
4859 \b That way, \q{current} will be \cw{TRUE} \e{after} a call to
4860 \cw{changed_state()} if and only if that call to
4861 \cw{changed_state()} was the result of a drag operation processed by
4862 \cw{interpret_move()}. Any other call to \cw{changed_state()}, due
4863 to an Undo or a Redo or a Restart or a Solve, will leave \q{current}
4864 \cw{FALSE}.
4865
4866 \b So now \cw{anim_length()} can request a move animation if and
4867 only if the \q{current} flag is \e{not} set.
4868
4869 \S{writing-cheating} Inhibiting the victory flash when Solve is used
4870
4871 Many games flash when you complete them, as a visual congratulation
4872 for having got to the end of the puzzle. It often seems like a good
4873 idea to disable that flash when the puzzle is brought to a solved
4874 state by means of the Solve operation.
4875
4876 This is easily done:
4877
4878 \b Add a \q{cheated} flag to the \c{game_state}.
4879
4880 \b Set this flag to \cw{FALSE} in \cw{new_game()}.
4881
4882 \b Have \cw{solve()} return a move description string which clearly
4883 identifies the move as a solve operation.
4884
4885 \b Have \cw{execute_move()} respond to that clear identification by
4886 setting the \q{cheated} flag in the returned \c{game_state}. The
4887 flag will then be propagated to all subsequent game states, even if
4888 the user continues fiddling with the game after it is solved.
4889
4890 \b \cw{flash_length()} now returns non-zero if \c{oldstate} is not
4891 completed and \c{newstate} is, \e{and} neither state has the
4892 \q{cheated} flag set.
4893
4894 \H{writing-testing} Things to test once your puzzle is written
4895
4896 Puzzle implementations written in this framework are self-testing as
4897 far as I could make them.
4898
4899 Textual game and move descriptions, for example, are generated and
4900 parsed as part of the normal process of play. Therefore, if you can
4901 make moves in the game \e{at all} you can be reasonably confident
4902 that the mid-end serialisation interface will function correctly and
4903 you will be able to save your game. (By contrast, if I'd stuck with
4904 a single \cw{make_move()} function performing the jobs of both
4905 \cw{interpret_move()} and \cw{execute_move()}, and had separate
4906 functions to encode and decode a game state in string form, then
4907 those functions would not be used during normal play; so they could
4908 have been completely broken, and you'd never know it until you tried
4909 to save the game \dash which would have meant you'd have to test
4910 game saving \e{extensively} and make sure to test every possible
4911 type of game state. As an added bonus, doing it the way I did leads
4912 to smaller save files.)
4913
4914 There is one exception to this, which is the string encoding of the
4915 \c{game_ui}. Most games do not store anything permanent in the
4916 \c{game_ui}, and hence do not need to put anything in its encode and
4917 decode functions; but if there is anything in there, you do need to
4918 test game loading and saving to ensure those functions work
4919 properly.
4920
4921 It's also worth testing undo and redo of all operations, to ensure
4922 that the redraw and the animations (if any) work properly. Failing
4923 to animate undo properly seems to be a common error.
4924
4925 Other than that, just use your common sense.