chiark / gitweb /
draw_thick_line: Bound thickness by 1.0 below
[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 char *sval;
559 \c int ival;
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 meaning of the \c{sval}
566 and \c{ival} fields depends on the value in \c{type}. The valid
567 values are:
568
569 \dt \c{C_STRING}
570
571 \dd Describes a text input box. (This is also used for numeric
572 input. The back end does not bother informing the front end that the
573 box is numeric rather than textual; some front ends do have the
574 capacity to take this into account, but I decided it wasn't worth
575 the extra complexity in the interface.) For this type, \c{ival} is
576 unused, and \c{sval} contains a dynamically allocated string
577 representing the contents of the input box.
578
579 \dt \c{C_BOOLEAN}
580
581 \dd Describes a simple checkbox. For this type, \c{sval} is unused,
582 and \c{ival} is \cw{TRUE} or \cw{FALSE}.
583
584 \dt \c{C_CHOICES}
585
586 \dd Describes a drop-down list presenting one of a small number of
587 fixed choices. For this type, \c{sval} contains a list of strings
588 describing the choices; the very first character of \c{sval} is used
589 as a delimiter when processing the rest (so that the strings
590 \cq{:zero:one:two}, \cq{!zero!one!two} and \cq{xzeroxonextwo} all
591 define a three-element list containing \cq{zero}, \cq{one} and
592 \cq{two}). \c{ival} contains the index of the currently selected
593 element, numbering from zero (so that in the above example, 0 would
594 mean \cq{zero} and 2 would mean \cq{two}).
595
596 \lcont{
597
598 Note that for this control type, \c{sval} is \e{not} dynamically
599 allocated, whereas it was for \c{C_STRING}.
600
601 }
602
603 \dt \c{C_END}
604
605 \dd Marks the end of the array of \c{config_item}s. All other fields
606 are unused.
607
608 The array returned from this function is expected to have filled in
609 the initial values of all the controls according to the input
610 \c{game_params} structure.
611
612 If the game's \c{can_configure} flag is set to \cw{FALSE}, this
613 function is never called and need not do anything at all.
614
615 \S{backend-custom-params} \cw{custom_params()}
616
617 \c game_params *(*custom_params)(const config_item *cfg);
618
619 This function is the counterpart to \cw{configure()}
620 (\k{backend-configure}). It receives as input an array of
621 \c{config_item}s which was originally created by \cw{configure()},
622 but in which the control values have since been changed in
623 accordance with user input. Its function is to read the new values
624 out of the controls and return a newly allocated \c{game_params}
625 structure representing the user's chosen parameter set.
626
627 (The front end will have modified the controls' \e{values}, but
628 there will still always be the same set of controls, in the same
629 order, as provided by \cw{configure()}. It is not necessary to check
630 the \c{name} and \c{type} fields, although you could use
631 \cw{assert()} if you were feeling energetic.)
632
633 This function is not expected to (and indeed \e{must not}) free the
634 input \c{config_item} array. (If the parameters fail to validate,
635 the dialog box will stay open.)
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-validate-params} \cw{validate_params()}
641
642 \c char *(*validate_params)(const game_params *params, int full);
643
644 This function takes a \c{game_params} structure as input, and checks
645 that the parameters described in it fall within sensible limits. (At
646 the very least, grid dimensions should almost certainly be strictly
647 positive, for example.)
648
649 Return value is \cw{NULL} if no problems were found, or
650 alternatively a (non-dynamically-allocated) ASCII string describing
651 the error in human-readable form.
652
653 If the \c{full} parameter is set, full validation should be
654 performed: any set of parameters which would not permit generation
655 of a sensible puzzle should be faulted. If \c{full} is \e{not} set,
656 the implication is that these parameters are not going to be used
657 for \e{generating} a puzzle; so parameters which can't even sensibly
658 \e{describe} a valid puzzle should still be faulted, but parameters
659 which only affect puzzle generation should not be.
660
661 (The \c{full} option makes a difference when parameter combinations
662 are non-orthogonal. For example, Net has a boolean option
663 controlling whether it enforces a unique solution; it turns out that
664 it's impossible to generate a uniquely soluble puzzle with wrapping
665 walls and width 2, so \cw{validate_params()} will complain if you
666 ask for one. However, if the user had just been playing a unique
667 wrapping puzzle of a more sensible width, and then pastes in a game
668 ID acquired from somebody else which happens to describe a
669 \e{non}-unique wrapping width-2 puzzle, then \cw{validate_params()}
670 will be passed a \c{game_params} containing the width and wrapping
671 settings from the new game ID and the uniqueness setting from the
672 old one. This would be faulted, if it weren't for the fact that
673 \c{full} is not set during this call, so Net ignores the
674 inconsistency. The resulting \c{game_params} is never subsequently
675 used to generate a puzzle; this is a promise made by the mid-end
676 when it asks for a non-full validation.)
677
678 \H{backend-descs} Handling game descriptions
679
680 In this section I present the functions that deal with a textual
681 description of a puzzle, i.e. the part that comes after the colon in
682 a descriptive-format game ID.
683
684 \S{backend-new-desc} \cw{new_desc()}
685
686 \c char *(*new_desc)(const game_params *params, random_state *rs,
687 \c                   char **aux, int interactive);
688
689 This function is where all the really hard work gets done. This is
690 the function whose job is to randomly generate a new puzzle,
691 ensuring solubility and uniqueness as appropriate.
692
693 As input it is given a \c{game_params} structure and a random state
694 (see \k{utils-random} for the random number API). It must invent a
695 puzzle instance, encode it in string form, and return a dynamically
696 allocated C string containing that encoding.
697
698 Additionally, it may return a second dynamically allocated string in
699 \c{*aux}. (If it doesn't want to, then it can leave that parameter
700 completely alone; it isn't required to set it to \cw{NULL}, although
701 doing so is harmless.) That string, if present, will be passed to
702 \cw{solve()} (\k{backend-solve}) later on; so if the puzzle is
703 generated in such a way that a solution is known, then information
704 about that solution can be saved in \c{*aux} for \cw{solve()} to
705 use.
706
707 The \c{interactive} parameter should be ignored by almost all
708 puzzles. Its purpose is to distinguish between generating a puzzle
709 within a GUI context for immediate play, and generating a puzzle in
710 a command-line context for saving to be played later. The only
711 puzzle that currently uses this distinction (and, I fervently hope,
712 the only one which will \e{ever} need to use it) is Mines, which
713 chooses a random first-click location when generating puzzles
714 non-interactively, but which waits for the user to place the first
715 click when interactive. If you think you have come up with another
716 puzzle which needs to make use of this parameter, please think for
717 at least ten minutes about whether there is \e{any} alternative!
718
719 Note that game description strings are not required to contain an
720 encoding of parameters such as grid size; a game description is
721 never separated from the \c{game_params} it was generated with, so
722 any information contained in that structure need not be encoded
723 again in the game description.
724
725 \S{backend-validate-desc} \cw{validate_desc()}
726
727 \c char *(*validate_desc)(const game_params *params, const char *desc);
728
729 This function is given a game description, and its job is to
730 validate that it describes a puzzle which makes sense.
731
732 To some extent it's up to the user exactly how far they take the
733 phrase \q{makes sense}; there are no particularly strict rules about
734 how hard the user is permitted to shoot themself in the foot when
735 typing in a bogus game description by hand. (For example, Rectangles
736 will not verify that the sum of all the numbers in the grid equals
737 the grid's area. So a user could enter a puzzle which was provably
738 not soluble, and the program wouldn't complain; there just wouldn't
739 happen to be any sequence of moves which solved it.)
740
741 The one non-negotiable criterion is that any game description which
742 makes it through \cw{validate_desc()} \e{must not} subsequently
743 cause a crash or an assertion failure when fed to \cw{new_game()}
744 and thence to the rest of the back end.
745
746 The return value is \cw{NULL} on success, or a
747 non-dynamically-allocated C string containing an error message.
748
749 \S{backend-new-game} \cw{new_game()}
750
751 \c game_state *(*new_game)(midend *me, const game_params *params,
752 \c                         const char *desc);
753
754 This function takes a game description as input, together with its
755 accompanying \c{game_params}, and constructs a \c{game_state}
756 describing the initial state of the puzzle. It returns a newly
757 allocated \c{game_state} structure.
758
759 Almost all puzzles should ignore the \c{me} parameter. It is
760 required by Mines, which needs it for later passing to
761 \cw{midend_supersede_game_desc()} (see \k{backend-supersede}) once
762 the user has placed the first click. I fervently hope that no other
763 puzzle will be awkward enough to require it, so everybody else
764 should ignore it. As with the \c{interactive} parameter in
765 \cw{new_desc()} (\k{backend-new-desc}), if you think you have a
766 reason to need this parameter, please try very hard to think of an
767 alternative approach!
768
769 \H{backend-states} Handling game states
770
771 This section describes the functions which create and destroy
772 \c{game_state} structures.
773
774 (Well, except \cw{new_game()}, which is in \k{backend-new-game}
775 instead of under here; but it deals with game descriptions \e{and}
776 game states and it had to go in one section or the other.)
777
778 \S{backend-dup-game} \cw{dup_game()}
779
780 \c game_state *(*dup_game)(const game_state *state);
781
782 This function allocates a new \c{game_state} structure and
783 initialises it with an exact copy of the information in the one
784 provided as input. It returns a pointer to the new duplicate.
785
786 \S{backend-free-game} \cw{free_game()}
787
788 \c void (*free_game)(game_state *state);
789
790 This function frees a \c{game_state} structure, and any subsidiary
791 allocations contained within it.
792
793 \H{backend-ui} Handling \c{game_ui}
794
795 \S{backend-new-ui} \cw{new_ui()}
796
797 \c game_ui *(*new_ui)(const game_state *state);
798
799 This function allocates and returns a new \c{game_ui} structure for
800 playing a particular puzzle. It is passed a pointer to the initial
801 \c{game_state}, in case it needs to refer to that when setting up
802 the initial values for the new game.
803
804 \S{backend-free-ui} \cw{free_ui()}
805
806 \c void (*free_ui)(game_ui *ui);
807
808 This function frees a \c{game_ui} structure, and any subsidiary
809 allocations contained within it.
810
811 \S{backend-encode-ui} \cw{encode_ui()}
812
813 \c char *(*encode_ui)(const game_ui *ui);
814
815 This function encodes any \e{important} data in a \c{game_ui}
816 structure in string form. It is only called when saving a
817 half-finished game to a file.
818
819 It should be used sparingly. Almost all data in a \c{game_ui} is not
820 important enough to save. The location of the keyboard-controlled
821 cursor, for example, can be reset to a default position on reloading
822 the game without impacting the user experience. If the user should
823 somehow manage to save a game while a mouse drag was in progress,
824 then discarding that mouse drag would be an outright \e{feature}.
825
826 A typical thing that \e{would} be worth encoding in this function is
827 the Mines death counter: it's in the \c{game_ui} rather than the
828 \c{game_state} because it's too important to allow the user to
829 revert it by using Undo, and therefore it's also too important to
830 allow the user to revert it by saving and reloading. (Of course, the
831 user could edit the save file by hand... But if the user is \e{that}
832 determined to cheat, they could just as easily modify the game's
833 source.)
834
835 \S{backend-decode-ui} \cw{decode_ui()}
836
837 \c void (*decode_ui)(game_ui *ui, const char *encoding);
838
839 This function parses a string previously output by \cw{encode_ui()},
840 and writes the decoded data back into the provided \c{game_ui}
841 structure.
842
843 \S{backend-changed-state} \cw{changed_state()}
844
845 \c void (*changed_state)(game_ui *ui, const game_state *oldstate,
846 \c                       const game_state *newstate);
847
848 This function is called by the mid-end whenever the current game
849 state changes, for any reason. Those reasons include:
850
851 \b a fresh move being made by \cw{interpret_move()} and
852 \cw{execute_move()}
853
854 \b a solve operation being performed by \cw{solve()} and
855 \cw{execute_move()}
856
857 \b the user moving back and forth along the undo list by means of
858 the Undo and Redo operations
859
860 \b the user selecting Restart to go back to the initial game state.
861
862 The job of \cw{changed_state()} is to update the \c{game_ui} for
863 consistency with the new game state, if any update is necessary. For
864 example, Same Game stores data about the currently selected tile
865 group in its \c{game_ui}, and this data is intrinsically related to
866 the game state it was derived from. So it's very likely to become
867 invalid when the game state changes; thus, Same Game's
868 \cw{changed_state()} function clears the current selection whenever
869 it is called.
870
871 When \cw{anim_length()} or \cw{flash_length()} are called, you can
872 be sure that there has been a previous call to \cw{changed_state()}.
873 So \cw{changed_state()} can set up data in the \c{game_ui} which will
874 be read by \cw{anim_length()} and \cw{flash_length()}, and those
875 functions will not have to worry about being called without the data
876 having been initialised.
877
878 \H{backend-moves} Making moves
879
880 This section describes the functions which actually make moves in
881 the game: that is, the functions which process user input and end up
882 producing new \c{game_state}s.
883
884 \S{backend-interpret-move} \cw{interpret_move()}
885
886 \c char *(*interpret_move)(const game_state *state, game_ui *ui,
887 \c                         const game_drawstate *ds,
888 \c                         int x, int y, int button);
889
890 This function receives user input and processes it. Its input
891 parameters are the current \c{game_state}, the current \c{game_ui}
892 and the current \c{game_drawstate}, plus details of the input event.
893 \c{button} is either an ASCII value or a special code (listed below)
894 indicating an arrow or function key or a mouse event; when
895 \c{button} is a mouse event, \c{x} and \c{y} contain the pixel
896 coordinates of the mouse pointer relative to the top left of the
897 puzzle's drawing area.
898
899 (The pointer to the \c{game_drawstate} is marked \c{const}, because
900 \c{interpret_move} should not write to it. The normal use of that
901 pointer will be to read the game's tile size parameter in order to
902 divide mouse coordinates by it.)
903
904 \cw{interpret_move()} may return in three different ways:
905
906 \b Returning \cw{NULL} indicates that no action whatsoever occurred
907 in response to the input event; the puzzle was not interested in it
908 at all.
909
910 \b Returning the empty string (\cw{""}) indicates that the input
911 event has resulted in a change being made to the \c{game_ui} which
912 will require a redraw of the game window, but that no actual
913 \e{move} was made (i.e. no new \c{game_state} needs to be created).
914
915 \b Returning anything else indicates that a move was made and that a
916 new \c{game_state} must be created. However, instead of actually
917 constructing a new \c{game_state} itself, this function is required
918 to return a string description of the details of the move. This
919 string will be passed to \cw{execute_move()}
920 (\k{backend-execute-move}) to actually create the new
921 \c{game_state}. (Encoding moves as strings in this way means that
922 the mid-end can keep the strings as well as the game states, and the
923 strings can be written to disk when saving the game and fed to
924 \cw{execute_move()} again on reloading.)
925
926 The return value from \cw{interpret_move()} is expected to be
927 dynamically allocated if and only if it is not either \cw{NULL}
928 \e{or} the empty string.
929
930 After this function is called, the back end is permitted to rely on
931 some subsequent operations happening in sequence:
932
933 \b \cw{execute_move()} will be called to convert this move
934 description into a new \c{game_state}
935
936 \b \cw{changed_state()} will be called with the new \c{game_state}.
937
938 This means that if \cw{interpret_move()} needs to do updates to the
939 \c{game_ui} which are easier to perform by referring to the new
940 \c{game_state}, it can safely leave them to be done in
941 \cw{changed_state()} and not worry about them failing to happen.
942
943 (Note, however, that \cw{execute_move()} may \e{also} be called in
944 other circumstances. It is only \cw{interpret_move()} which can rely
945 on a subsequent call to \cw{changed_state()}.)
946
947 The special key codes supported by this function are:
948
949 \dt \cw{LEFT_BUTTON}, \cw{MIDDLE_BUTTON}, \cw{RIGHT_BUTTON}
950
951 \dd Indicate that one of the mouse buttons was pressed down.
952
953 \dt \cw{LEFT_DRAG}, \cw{MIDDLE_DRAG}, \cw{RIGHT_DRAG}
954
955 \dd Indicate that the mouse was moved while one of the mouse buttons
956 was still down. The mid-end guarantees that when one of these events
957 is received, it will always have been preceded by a button-down
958 event (and possibly other drag events) for the same mouse button,
959 and no event involving another mouse button will have appeared in
960 between.
961
962 \dt \cw{LEFT_RELEASE}, \cw{MIDDLE_RELEASE}, \cw{RIGHT_RELEASE}
963
964 \dd Indicate that a mouse button was released.  The mid-end
965 guarantees that when one of these events is received, it will always
966 have been preceded by a button-down event (and possibly some drag
967 events) for the same mouse button, and no event involving another
968 mouse button will have appeared in between.
969
970 \dt \cw{CURSOR_UP}, \cw{CURSOR_DOWN}, \cw{CURSOR_LEFT},
971 \cw{CURSOR_RIGHT}
972
973 \dd Indicate that an arrow key was pressed.
974
975 \dt \cw{CURSOR_SELECT}
976
977 \dd On platforms which have a prominent \q{select} button alongside
978 their cursor keys, indicates that that button was pressed.
979
980 In addition, there are some modifiers which can be bitwise-ORed into
981 the \c{button} parameter:
982
983 \dt \cw{MOD_CTRL}, \cw{MOD_SHFT}
984
985 \dd These indicate that the Control or Shift key was pressed
986 alongside the key. They only apply to the cursor keys, not to mouse
987 buttons or anything else.
988
989 \dt \cw{MOD_NUM_KEYPAD}
990
991 \dd This applies to some ASCII values, and indicates that the key
992 code was input via the numeric keypad rather than the main keyboard.
993 Some puzzles may wish to treat this differently (for example, a
994 puzzle might want to use the numeric keypad as an eight-way
995 directional pad), whereas others might not (a game involving numeric
996 input probably just wants to treat the numeric keypad as numbers).
997
998 \dt \cw{MOD_MASK}
999
1000 \dd This mask is the bitwise OR of all the available modifiers; you
1001 can bitwise-AND with \cw{~MOD_MASK} to strip all the modifiers off
1002 any input value.
1003
1004 \S{backend-execute-move} \cw{execute_move()}
1005
1006 \c game_state *(*execute_move)(const game_state *state, char *move);
1007
1008 This function takes an input \c{game_state} and a move string as
1009 output from \cw{interpret_move()}. It returns a newly allocated
1010 \c{game_state} which contains the result of applying the specified
1011 move to the input game state.
1012
1013 This function may return \cw{NULL} if it cannot parse the move
1014 string (and this is definitely preferable to crashing or failing an
1015 assertion, since one way this can happen is if loading a corrupt
1016 save file). However, it must not return \cw{NULL} for any move
1017 string that really was output from \cw{interpret_move()}: this is
1018 punishable by assertion failure in the mid-end.
1019
1020 \S{backend-can-solve} \c{can_solve}
1021
1022 \c int can_solve;
1023
1024 This boolean field is set to \cw{TRUE} if the game's \cw{solve()}
1025 function does something. If it's set to \cw{FALSE}, the game will
1026 not even offer the \q{Solve} menu option.
1027
1028 \S{backend-solve} \cw{solve()}
1029
1030 \c char *(*solve)(const game_state *orig, const game_state *curr,
1031 \c                const char *aux, char **error);
1032
1033 This function is called when the user selects the \q{Solve} option
1034 from the menu.
1035
1036 It is passed two input game states: \c{orig} is the game state from
1037 the very start of the puzzle, and \c{curr} is the current one.
1038 (Different games find one or other or both of these convenient.) It
1039 is also passed the \c{aux} string saved by \cw{new_desc()}
1040 (\k{backend-new-desc}), in case that encodes important information
1041 needed to provide the solution.
1042
1043 If this function is unable to produce a solution (perhaps, for
1044 example, the game has no in-built solver so it can only solve
1045 puzzles it invented internally and has an \c{aux} string for) then
1046 it may return \cw{NULL}. If it does this, it must also set
1047 \c{*error} to an error message to be presented to the user (such as
1048 \q{Solution not known for this puzzle}); that error message is not
1049 expected to be dynamically allocated.
1050
1051 If this function \e{does} produce a solution, it returns a move string
1052 suitable for feeding to \cw{execute_move()}
1053 (\k{backend-execute-move}). Like a (non-empty) string returned from
1054 \cw{interpret_move()}, the returned string should be dynamically
1055 allocated.
1056
1057 \H{backend-drawing} Drawing the game graphics
1058
1059 This section discusses the back end functions that deal with
1060 drawing.
1061
1062 \S{backend-new-drawstate} \cw{new_drawstate()}
1063
1064 \c game_drawstate *(*new_drawstate)(drawing *dr,
1065 \c                                  const game_state *state);
1066
1067 This function allocates and returns a new \c{game_drawstate}
1068 structure for drawing a particular puzzle. It is passed a pointer to
1069 a \c{game_state}, in case it needs to refer to that when setting up
1070 any initial data.
1071
1072 This function may not rely on the puzzle having been newly started;
1073 a new draw state can be constructed at any time if the front end
1074 requests a forced redraw. For games like Pattern, in which initial
1075 game states are much simpler than general ones, this might be
1076 important to keep in mind.
1077
1078 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}) which the
1079 function might need to use to allocate blitters. (However, this
1080 isn't recommended; it's usually more sensible to wait to allocate a
1081 blitter until \cw{set_size()} is called, because that way you can
1082 tailor it to the scale at which the puzzle is being drawn.)
1083
1084 \S{backend-free-drawstate} \cw{free_drawstate()}
1085
1086 \c void (*free_drawstate)(drawing *dr, game_drawstate *ds);
1087
1088 This function frees a \c{game_drawstate} structure, and any
1089 subsidiary allocations contained within it.
1090
1091 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}), which
1092 might be required if you are freeing a blitter.
1093
1094 \S{backend-preferred-tilesize} \c{preferred_tilesize}
1095
1096 \c int preferred_tilesize;
1097
1098 Each game is required to define a single integer parameter which
1099 expresses, in some sense, the scale at which it is drawn. This is
1100 described in the APIs as \cq{tilesize}, since most puzzles are on a
1101 square (or possibly triangular or hexagonal) grid and hence a
1102 sensible interpretation of this parameter is to define it as the
1103 size of one grid tile in pixels; however, there's no actual
1104 requirement that the \q{tile size} be proportional to the game
1105 window size. Window size is required to increase monotonically with
1106 \q{tile size}, however.
1107
1108 The data element \c{preferred_tilesize} indicates the tile size
1109 which should be used in the absence of a good reason to do otherwise
1110 (such as the screen being too small, or the user explicitly
1111 requesting a resize if that ever gets implemented).
1112
1113 \S{backend-compute-size} \cw{compute_size()}
1114
1115 \c void (*compute_size)(const game_params *params, int tilesize,
1116 \c                      int *x, int *y);
1117
1118 This function is passed a \c{game_params} structure and a tile size.
1119 It returns, in \c{*x} and \c{*y}, the size in pixels of the drawing
1120 area that would be required to render a puzzle with those parameters
1121 at that tile size.
1122
1123 \S{backend-set-size} \cw{set_size()}
1124
1125 \c void (*set_size)(drawing *dr, game_drawstate *ds,
1126 \c                  const game_params *params, int tilesize);
1127
1128 This function is responsible for setting up a \c{game_drawstate} to
1129 draw at a given tile size. Typically this will simply involve
1130 copying the supplied \c{tilesize} parameter into a \c{tilesize}
1131 field inside the draw state; for some more complex games it might
1132 also involve setting up other dimension fields, or possibly
1133 allocating a blitter (see \k{drawing-blitter}).
1134
1135 The parameter \c{dr} is a drawing object (see \k{drawing}), which is
1136 required if a blitter needs to be allocated.
1137
1138 Back ends may assume (and may enforce by assertion) that this
1139 function will be called at most once for any \c{game_drawstate}. If
1140 a puzzle needs to be redrawn at a different size, the mid-end will
1141 create a fresh drawstate.
1142
1143 \S{backend-colours} \cw{colours()}
1144
1145 \c float *(*colours)(frontend *fe, int *ncolours);
1146
1147 This function is responsible for telling the front end what colours
1148 the puzzle will need to draw itself.
1149
1150 It returns the number of colours required in \c{*ncolours}, and the
1151 return value from the function itself is a dynamically allocated
1152 array of three times that many \c{float}s, containing the red, green
1153 and blue components of each colour respectively as numbers in the
1154 range [0,1].
1155
1156 The second parameter passed to this function is a front end handle.
1157 The only things it is permitted to do with this handle are to call
1158 the front-end function called \cw{frontend_default_colour()} (see
1159 \k{frontend-default-colour}) or the utility function called
1160 \cw{game_mkhighlight()} (see \k{utils-game-mkhighlight}). (The
1161 latter is a wrapper on the former, so front end implementors only
1162 need to provide \cw{frontend_default_colour()}.) This allows
1163 \cw{colours()} to take local configuration into account when
1164 deciding on its own colour allocations. Most games use the front
1165 end's default colour as their background, apart from a few which
1166 depend on drawing relief highlights so they adjust the background
1167 colour if it's too light for highlights to show up against it.
1168
1169 Note that the colours returned from this function are for
1170 \e{drawing}, not for printing. Printing has an entirely different
1171 colour allocation policy.
1172
1173 \S{backend-anim-length} \cw{anim_length()}
1174
1175 \c float (*anim_length)(const game_state *oldstate,
1176 \c                      const game_state *newstate,
1177 \c                      int dir, game_ui *ui);
1178
1179 This function is called when a move is made, undone or redone. It is
1180 given the old and the new \c{game_state}, and its job is to decide
1181 whether the transition between the two needs to be animated or can
1182 be instant.
1183
1184 \c{oldstate} is the state that was current until this call;
1185 \c{newstate} is the state that will be current after it. \c{dir}
1186 specifies the chronological order of those states: if it is
1187 positive, then the transition is the result of a move or a redo (and
1188 so \c{newstate} is the later of the two moves), whereas if it is
1189 negative then the transition is the result of an undo (so that
1190 \c{newstate} is the \e{earlier} move).
1191
1192 If this function decides the transition should be animated, it
1193 returns the desired length of the animation in seconds. If not, it
1194 returns zero.
1195
1196 State changes as a result of a Restart operation are never animated;
1197 the mid-end will handle them internally and never consult this
1198 function at all. State changes as a result of Solve operations are
1199 also not animated by default, although you can change this for a
1200 particular game by setting a flag in \c{flags} (\k{backend-flags}).
1201
1202 The function is also passed a pointer to the local \c{game_ui}. It
1203 may refer to information in here to help with its decision (see
1204 \k{writing-conditional-anim} for an example of this), and/or it may
1205 \e{write} information about the nature of the animation which will
1206 be read later by \cw{redraw()}.
1207
1208 When this function is called, it may rely on \cw{changed_state()}
1209 having been called previously, so if \cw{anim_length()} needs to
1210 refer to information in the \c{game_ui}, then \cw{changed_state()}
1211 is a reliable place to have set that information up.
1212
1213 Move animations do not inhibit further input events. If the user
1214 continues playing before a move animation is complete, the animation
1215 will be abandoned and the display will jump straight to the final
1216 state.
1217
1218 \S{backend-flash-length} \cw{flash_length()}
1219
1220 \c float (*flash_length)(const game_state *oldstate,
1221 \c                       const game_state *newstate,
1222 \c                       int dir, game_ui *ui);
1223
1224 This function is called when a move is completed. (\q{Completed}
1225 means that not only has the move been made, but any animation which
1226 accompanied it has finished.) It decides whether the transition from
1227 \c{oldstate} to \c{newstate} merits a \q{flash}.
1228
1229 A flash is much like a move animation, but it is \e{not} interrupted
1230 by further user interface activity; it runs to completion in
1231 parallel with whatever else might be going on on the display. The
1232 only thing which will rush a flash to completion is another flash.
1233
1234 The purpose of flashes is to indicate that the game has been
1235 completed. They were introduced as a separate concept from move
1236 animations because of Net: the habit of most Net players (and
1237 certainly me) is to rotate a tile into place and immediately lock
1238 it, then move on to another tile. When you make your last move, at
1239 the instant the final tile is rotated into place the screen starts
1240 to flash to indicate victory \dash but if you then press the lock
1241 button out of habit, then the move animation is cancelled, and the
1242 victory flash does not complete. (And if you \e{don't} press the
1243 lock button, the completed grid will look untidy because there will
1244 be one unlocked square.) Therefore, I introduced a specific concept
1245 of a \q{flash} which is separate from a move animation and can
1246 proceed in parallel with move animations and any other display
1247 activity, so that the victory flash in Net is not cancelled by that
1248 final locking move.
1249
1250 The input parameters to \cw{flash_length()} are exactly the same as
1251 the ones to \cw{anim_length()}.
1252
1253 Just like \cw{anim_length()}, when this function is called, it may
1254 rely on \cw{changed_state()} having been called previously, so if it
1255 needs to refer to information in the \c{game_ui} then
1256 \cw{changed_state()} is a reliable place to have set that
1257 information up.
1258
1259 (Some games use flashes to indicate defeat as well as victory;
1260 Mines, for example, flashes in a different colour when you tread on
1261 a mine from the colour it uses when you complete the game. In order
1262 to achieve this, its \cw{flash_length()} function has to store a
1263 flag in the \c{game_ui} to indicate which flash type is required.)
1264
1265 \S{backend-status} \cw{status()}
1266
1267 \c int (*status)(const game_state *state);
1268
1269 This function returns a status value indicating whether the current
1270 game is still in play, or has been won, or has been conclusively lost.
1271 The mid-end uses this to implement \cw{midend_status()}
1272 (\k{midend-status}).
1273
1274 The return value should be +1 if the game has been successfully
1275 solved. If the game has been lost in a situation where further play is
1276 unlikely, the return value should be -1. If neither is true (so play
1277 is still ongoing), return zero.
1278
1279 Front ends may wish to use a non-zero status as a cue to proactively
1280 offer the option of starting a new game. Therefore, back ends should
1281 not return -1 if the game has been \e{technically} lost but undoing
1282 and continuing is still a realistic possibility.
1283
1284 (For instance, games with hidden information such as Guess or Mines
1285 might well return a non-zero status whenever they reveal the solution,
1286 whether or not the player guessed it correctly, on the grounds that a
1287 player would be unlikely to hide the solution and continue playing
1288 after the answer was spoiled. On the other hand, games where you can
1289 merely get into a dead end such as Same Game or Inertia might choose
1290 to return 0 in that situation, on the grounds that the player would
1291 quite likely press Undo and carry on playing.)
1292
1293 \S{backend-redraw} \cw{redraw()}
1294
1295 \c void (*redraw)(drawing *dr, game_drawstate *ds,
1296 \c                const game_state *oldstate,
1297 \c                const game_state *newstate,
1298 \c                int dir, const game_ui *ui,
1299 \c                float anim_time, float flash_time);
1300
1301 This function is responsible for actually drawing the contents of
1302 the game window, and for redrawing every time the game state or the
1303 \c{game_ui} changes.
1304
1305 The parameter \c{dr} is a drawing object which may be passed to the
1306 drawing API functions (see \k{drawing} for documentation of the
1307 drawing API). This function may not save \c{dr} and use it
1308 elsewhere; it must only use it for calling back to the drawing API
1309 functions within its own lifetime.
1310
1311 \c{ds} is the local \c{game_drawstate}, of course, and \c{ui} is the
1312 local \c{game_ui}.
1313
1314 \c{newstate} is the semantically-current game state, and is always
1315 non-\cw{NULL}. If \c{oldstate} is also non-\cw{NULL}, it means that
1316 a move has recently been made and the game is still in the process
1317 of displaying an animation linking the old and new states; in this
1318 situation, \c{anim_time} will give the length of time (in seconds)
1319 that the animation has already been running. If \c{oldstate} is
1320 \cw{NULL}, then \c{anim_time} is unused (and will hopefully be set
1321 to zero to avoid confusion).
1322
1323 \c{flash_time}, if it is is non-zero, denotes that the game is in
1324 the middle of a flash, and gives the time since the start of the
1325 flash. See \k{backend-flash-length} for general discussion of
1326 flashes.
1327
1328 The very first time this function is called for a new
1329 \c{game_drawstate}, it is expected to redraw the \e{entire} drawing
1330 area. Since this often involves drawing visual furniture which is
1331 never subsequently altered, it is often simplest to arrange this by
1332 having a special \q{first time} flag in the draw state, and
1333 resetting it after the first redraw.
1334
1335 When this function (or any subfunction) calls the drawing API, it is
1336 expected to pass colour indices which were previously defined by the
1337 \cw{colours()} function.
1338
1339 \H{backend-printing} Printing functions
1340
1341 This section discusses the back end functions that deal with
1342 printing puzzles out on paper.
1343
1344 \S{backend-can-print} \c{can_print}
1345
1346 \c int can_print;
1347
1348 This flag is set to \cw{TRUE} if the puzzle is capable of printing
1349 itself on paper. (This makes sense for some puzzles, such as Solo,
1350 which can be filled in with a pencil. Other puzzles, such as
1351 Twiddle, inherently involve moving things around and so would not
1352 make sense to print.)
1353
1354 If this flag is \cw{FALSE}, then the functions \cw{print_size()}
1355 and \cw{print()} will never be called.
1356
1357 \S{backend-can-print-in-colour} \c{can_print_in_colour}
1358
1359 \c int can_print_in_colour;
1360
1361 This flag is set to \cw{TRUE} if the puzzle is capable of printing
1362 itself differently when colour is available. For example, Map can
1363 actually print coloured regions in different \e{colours} rather than
1364 resorting to cross-hatching.
1365
1366 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, then this flag will be
1367 ignored.
1368
1369 \S{backend-print-size} \cw{print_size()}
1370
1371 \c void (*print_size)(const game_params *params, float *x, float *y);
1372
1373 This function is passed a \c{game_params} structure and a tile size.
1374 It returns, in \c{*x} and \c{*y}, the preferred size in
1375 \e{millimetres} of that puzzle if it were to be printed out on paper.
1376
1377 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, this function will never be
1378 called.
1379
1380 \S{backend-print} \cw{print()}
1381
1382 \c void (*print)(drawing *dr, const game_state *state, int tilesize);
1383
1384 This function is called when a puzzle is to be printed out on paper.
1385 It should use the drawing API functions (see \k{drawing}) to print
1386 itself.
1387
1388 This function is separate from \cw{redraw()} because it is often
1389 very different:
1390
1391 \b The printing function may not depend on pixel accuracy, since
1392 printer resolution is variable. Draw as if your canvas had infinite
1393 resolution.
1394
1395 \b The printing function sometimes needs to display things in a
1396 completely different style. Net, for example, is very different as
1397 an on-screen puzzle and as a printed one.
1398
1399 \b The printing function is often much simpler since it has no need
1400 to deal with repeated partial redraws.
1401
1402 However, there's no reason the printing and redraw functions can't
1403 share some code if they want to.
1404
1405 When this function (or any subfunction) calls the drawing API, the
1406 colour indices it passes should be colours which have been allocated
1407 by the \cw{print_*_colour()} functions within this execution of
1408 \cw{print()}. This is very different from the fixed small number of
1409 colours used in \cw{redraw()}, because printers do not have a
1410 limitation on the total number of colours that may be used. Some
1411 puzzles' printing functions might wish to allocate only one \q{ink}
1412 colour and use it for all drawing; others might wish to allocate
1413 \e{more} colours than are used on screen.
1414
1415 One possible colour policy worth mentioning specifically is that a
1416 puzzle's printing function might want to allocate the \e{same}
1417 colour indices as are used by the redraw function, so that code
1418 shared between drawing and printing does not have to keep switching
1419 its colour indices. In order to do this, the simplest thing is to
1420 make use of the fact that colour indices returned from
1421 \cw{print_*_colour()} are guaranteed to be in increasing order from
1422 zero. So if you have declared an \c{enum} defining three colours
1423 \cw{COL_BACKGROUND}, \cw{COL_THIS} and \cw{COL_THAT}, you might then
1424 write
1425
1426 \c int c;
1427 \c c = print_mono_colour(dr, 1); assert(c == COL_BACKGROUND);
1428 \c c = print_mono_colour(dr, 0); assert(c == COL_THIS);
1429 \c c = print_mono_colour(dr, 0); assert(c == COL_THAT);
1430
1431 If the \c{can_print} flag is \cw{FALSE}, this function will never be
1432 called.
1433
1434 \H{backend-misc} Miscellaneous
1435
1436 \S{backend-can-format-as-text-ever} \c{can_format_as_text_ever}
1437
1438 \c int can_format_as_text_ever;
1439
1440 This boolean field is \cw{TRUE} if the game supports formatting a
1441 game state as ASCII text (typically ASCII art) for copying to the
1442 clipboard and pasting into other applications. If it is \cw{FALSE},
1443 front ends will not offer the \q{Copy} command at all.
1444
1445 If this field is \cw{TRUE}, the game does not necessarily have to
1446 support text formatting for \e{all} games: e.g. a game which can be
1447 played on a square grid or a triangular one might only support copy
1448 and paste for the former, because triangular grids in ASCII art are
1449 just too difficult.
1450
1451 If this field is \cw{FALSE}, the functions
1452 \cw{can_format_as_text_now()} (\k{backend-can-format-as-text-now})
1453 and \cw{text_format()} (\k{backend-text-format}) are never called.
1454
1455 \S{backend-can-format-as-text-now} \c{can_format_as_text_now()}
1456
1457 \c int (*can_format_as_text_now)(const game_params *params);
1458
1459 This function is passed a \c{game_params} and returns a boolean,
1460 which is \cw{TRUE} if the game can support ASCII text output for
1461 this particular game type. If it returns \cw{FALSE}, front ends will
1462 grey out or otherwise disable the \q{Copy} command.
1463
1464 Games may enable and disable the copy-and-paste function for
1465 different game \e{parameters}, but are currently constrained to
1466 return the same answer from this function for all game \e{states}
1467 sharing the same parameters. In other words, the \q{Copy} function
1468 may enable or disable itself when the player changes game preset,
1469 but will never change during play of a single game or when another
1470 game of exactly the same type is generated.
1471
1472 This function should not take into account aspects of the game
1473 parameters which are not encoded by \cw{encode_params()}
1474 (\k{backend-encode-params}) when the \c{full} parameter is set to
1475 \cw{FALSE}. Such parameters will not necessarily match up between a
1476 call to this function and a subsequent call to \cw{text_format()}
1477 itself. (For instance, game \e{difficulty} should not affect whether
1478 the game can be copied to the clipboard. Only the actual visible
1479 \e{shape} of the game can affect that.)
1480
1481 \S{backend-text-format} \cw{text_format()}
1482
1483 \c char *(*text_format)(const game_state *state);
1484
1485 This function is passed a \c{game_state}, and returns a newly
1486 allocated C string containing an ASCII representation of that game
1487 state. It is used to implement the \q{Copy} operation in many front
1488 ends.
1489
1490 This function will only ever be called if the back end field
1491 \c{can_format_as_text_ever} (\k{backend-can-format-as-text-ever}) is
1492 \cw{TRUE} \e{and} the function \cw{can_format_as_text_now()}
1493 (\k{backend-can-format-as-text-now}) has returned \cw{TRUE} for the
1494 currently selected game parameters.
1495
1496 The returned string may contain line endings (and will probably want
1497 to), using the normal C internal \cq{\\n} convention. For
1498 consistency between puzzles, all multi-line textual puzzle
1499 representations should \e{end} with a newline as well as containing
1500 them internally. (There are currently no puzzles which have a
1501 one-line ASCII representation, so there's no precedent yet for
1502 whether that should come with a newline or not.)
1503
1504 \S{backend-wants-statusbar} \cw{wants_statusbar}
1505
1506 \c int wants_statusbar;
1507
1508 This boolean field is set to \cw{TRUE} if the puzzle has a use for a
1509 textual status line (to display score, completion status, currently
1510 active tiles, etc).
1511
1512 \S{backend-is-timed} \c{is_timed}
1513
1514 \c int is_timed;
1515
1516 This boolean field is \cw{TRUE} if the puzzle is time-critical. If
1517 so, the mid-end will maintain a game timer while the user plays.
1518
1519 If this field is \cw{FALSE}, then \cw{timing_state()} will never be
1520 called and need not do anything.
1521
1522 \S{backend-timing-state} \cw{timing_state()}
1523
1524 \c int (*timing_state)(const game_state *state, game_ui *ui);
1525
1526 This function is passed the current \c{game_state} and the local
1527 \c{game_ui}; it returns \cw{TRUE} if the game timer should currently
1528 be running.
1529
1530 A typical use for the \c{game_ui} in this function is to note when
1531 the game was first completed (by setting a flag in
1532 \cw{changed_state()} \dash see \k{backend-changed-state}), and
1533 freeze the timer thereafter so that the user can undo back through
1534 their solution process without altering their time.
1535
1536 \S{backend-flags} \c{flags}
1537
1538 \c int flags;
1539
1540 This field contains miscellaneous per-backend flags. It consists of
1541 the bitwise OR of some combination of the following:
1542
1543 \dt \cw{BUTTON_BEATS(x,y)}
1544
1545 \dd Given any \cw{x} and \cw{y} from the set \{\cw{LEFT_BUTTON},
1546 \cw{MIDDLE_BUTTON}, \cw{RIGHT_BUTTON}\}, this macro evaluates to a
1547 bit flag which indicates that when buttons \cw{x} and \cw{y} are
1548 both pressed simultaneously, the mid-end should consider \cw{x} to
1549 have priority. (In the absence of any such flags, the mid-end will
1550 always consider the most recently pressed button to have priority.)
1551
1552 \dt \cw{SOLVE_ANIMATES}
1553
1554 \dd This flag indicates that moves generated by \cw{solve()}
1555 (\k{backend-solve}) are candidates for animation just like any other
1556 move. For most games, solve moves should not be animated, so the
1557 mid-end doesn't even bother calling \cw{anim_length()}
1558 (\k{backend-anim-length}), thus saving some special-case code in
1559 each game. On the rare occasion that animated solve moves are
1560 actually required, you can set this flag.
1561
1562 \dt \cw{REQUIRE_RBUTTON}
1563
1564 \dd This flag indicates that the puzzle cannot be usefully played
1565 without the use of mouse buttons other than the left one. On some
1566 PDA platforms, this flag is used by the front end to enable
1567 right-button emulation through an appropriate gesture. Note that a
1568 puzzle is not required to set this just because it \e{uses} the
1569 right button, but only if its use of the right button is critical to
1570 playing the game. (Slant, for example, uses the right button to
1571 cycle through the three square states in the opposite order from the
1572 left button, and hence can manage fine without it.)
1573
1574 \dt \cw{REQUIRE_NUMPAD}
1575
1576 \dd This flag indicates that the puzzle cannot be usefully played
1577 without the use of number-key input. On some PDA platforms it causes
1578 an emulated number pad to appear on the screen. Similarly to
1579 \cw{REQUIRE_RBUTTON}, a puzzle need not specify this simply if its
1580 use of the number keys is not critical.
1581
1582 \H{backend-initiative} Things a back end may do on its own initiative
1583
1584 This section describes a couple of things that a back end may choose
1585 to do by calling functions elsewhere in the program, which would not
1586 otherwise be obvious.
1587
1588 \S{backend-newrs} Create a random state
1589
1590 If a back end needs random numbers at some point during normal play,
1591 it can create a fresh \c{random_state} by first calling
1592 \c{get_random_seed} (\k{frontend-get-random-seed}) and then passing
1593 the returned seed data to \cw{random_new()}.
1594
1595 This is likely not to be what you want. If a puzzle needs randomness
1596 in the middle of play, it's likely to be more sensible to store some
1597 sort of random state within the \c{game_state}, so that the random
1598 numbers are tied to the particular game state and hence the player
1599 can't simply keep undoing their move until they get numbers they
1600 like better.
1601
1602 This facility is currently used only in Net, to implement the
1603 \q{jumble} command, which sets every unlocked tile to a new random
1604 orientation. This randomness \e{is} a reasonable use of the feature,
1605 because it's non-adversarial \dash there's no advantage to the user
1606 in getting different random numbers.
1607
1608 \S{backend-supersede} Supersede its own game description
1609
1610 In response to a move, a back end is (reluctantly) permitted to call
1611 \cw{midend_supersede_game_desc()}:
1612
1613 \c void midend_supersede_game_desc(midend *me,
1614 \c                                 char *desc, char *privdesc);
1615
1616 When the user selects \q{New Game}, the mid-end calls
1617 \cw{new_desc()} (\k{backend-new-desc}) to get a new game
1618 description, and (as well as using that to generate an initial game
1619 state) stores it for the save file and for telling to the user. The
1620 function above overwrites that game description, and also splits it
1621 in two. \c{desc} becomes the new game description which is provided
1622 to the user on request, and is also the one used to construct a new
1623 initial game state if the user selects \q{Restart}. \c{privdesc} is
1624 a \q{private} game description, used to reconstruct the game's
1625 initial state when reloading.
1626
1627 The distinction between the two, as well as the need for this
1628 function at all, comes from Mines. Mines begins with a blank grid
1629 and no idea of where the mines actually are; \cw{new_desc()} does
1630 almost no work in interactive mode, and simply returns a string
1631 encoding the \c{random_state}. When the user first clicks to open a
1632 tile, \e{then} Mines generates the mine positions, in such a way
1633 that the game is soluble from that starting point. Then it uses this
1634 function to supersede the random-state game description with a
1635 proper one. But it needs two: one containing the initial click
1636 location (because that's what you want to happen if you restart the
1637 game, and also what you want to send to a friend so that they play
1638 \e{the same game} as you), and one without the initial click
1639 location (because when you save and reload the game, you expect to
1640 see the same blank initial state as you had before saving).
1641
1642 I should stress again that this function is a horrid hack. Nobody
1643 should use it if they're not Mines; if you think you need to use it,
1644 think again repeatedly in the hope of finding a better way to do
1645 whatever it was you needed to do.
1646
1647 \C{drawing} The drawing API
1648
1649 The back end function \cw{redraw()} (\k{backend-redraw}) is required
1650 to draw the puzzle's graphics on the window's drawing area, or on
1651 paper if the puzzle is printable. To do this portably, it is
1652 provided with a drawing API allowing it to talk directly to the
1653 front end. In this chapter I document that API, both for the benefit
1654 of back end authors trying to use it and for front end authors
1655 trying to implement it.
1656
1657 The drawing API as seen by the back end is a collection of global
1658 functions, each of which takes a pointer to a \c{drawing} structure
1659 (a \q{drawing object}). These objects are supplied as parameters to
1660 the back end's \cw{redraw()} and \cw{print()} functions.
1661
1662 In fact these global functions are not implemented directly by the
1663 front end; instead, they are implemented centrally in \c{drawing.c}
1664 and form a small piece of middleware. The drawing API as supplied by
1665 the front end is a structure containing a set of function pointers,
1666 plus a \cq{void *} handle which is passed to each of those
1667 functions. This enables a single front end to switch between
1668 multiple implementations of the drawing API if necessary. For
1669 example, the Windows API supplies a printing mechanism integrated
1670 into the same GDI which deals with drawing in windows, and therefore
1671 the same API implementation can handle both drawing and printing;
1672 but on Unix, the most common way for applications to print is by
1673 producing PostScript output directly, and although it would be
1674 \e{possible} to write a single (say) \cw{draw_rect()} function which
1675 checked a global flag to decide whether to do GTK drawing operations
1676 or output PostScript to a file, it's much nicer to have two separate
1677 functions and switch between them as appropriate.
1678
1679 When drawing, the puzzle window is indexed by pixel coordinates,
1680 with the top left pixel defined as \cw{(0,0)} and the bottom right
1681 pixel \cw{(w-1,h-1)}, where \c{w} and \c{h} are the width and height
1682 values returned by the back end function \cw{compute_size()}
1683 (\k{backend-compute-size}).
1684
1685 When printing, the puzzle's print area is indexed in exactly the
1686 same way (with an arbitrary tile size provided by the printing
1687 module \c{printing.c}), to facilitate sharing of code between the
1688 drawing and printing routines. However, when printing, puzzles may
1689 no longer assume that the coordinate unit has any relationship to a
1690 pixel; the printer's actual resolution might very well not even be
1691 known at print time, so the coordinate unit might be smaller or
1692 larger than a pixel. Puzzles' print functions should restrict
1693 themselves to drawing geometric shapes rather than fiddly pixel
1694 manipulation.
1695
1696 \e{Puzzles' redraw functions may assume that the surface they draw
1697 on is persistent}. It is the responsibility of every front end to
1698 preserve the puzzle's window contents in the face of GUI window
1699 expose issues and similar. It is not permissible to request that the
1700 back end redraw any part of a window that it has already drawn,
1701 unless something has actually changed as a result of making moves in
1702 the puzzle.
1703
1704 Most front ends accomplish this by having the drawing routines draw
1705 on a stored bitmap rather than directly on the window, and copying
1706 the bitmap to the window every time a part of the window needs to be
1707 redrawn. Therefore, it is vitally important that whenever the back
1708 end does any drawing it informs the front end of which parts of the
1709 window it has accessed, and hence which parts need repainting. This
1710 is done by calling \cw{draw_update()} (\k{drawing-draw-update}).
1711
1712 Persistence of old drawing is convenient. However, a puzzle should
1713 be very careful about how it updates its drawing area. The problem
1714 is that some front ends do anti-aliased drawing: rather than simply
1715 choosing between leaving each pixel untouched or painting it a
1716 specified colour, an antialiased drawing function will \e{blend} the
1717 original and new colours in pixels at a figure's boundary according
1718 to the proportion of the pixel occupied by the figure (probably
1719 modified by some heuristic fudge factors). All of this produces a
1720 smoother appearance for curves and diagonal lines.
1721
1722 An unfortunate effect of drawing an anti-aliased figure repeatedly
1723 is that the pixels around the figure's boundary come steadily more
1724 saturated with \q{ink} and the boundary appears to \q{spread out}.
1725 Worse, redrawing a figure in a different colour won't fully paint
1726 over the old boundary pixels, so the end result is a rather ugly
1727 smudge.
1728
1729 A good strategy to avoid unpleasant anti-aliasing artifacts is to
1730 identify a number of rectangular areas which need to be redrawn,
1731 clear them to the background colour, and then redraw their contents
1732 from scratch, being careful all the while not to stray beyond the
1733 boundaries of the original rectangles. The \cw{clip()} function
1734 (\k{drawing-clip}) comes in very handy here. Games based on a square
1735 grid can often do this fairly easily. Other games may need to be
1736 somewhat more careful. For example, Loopy's redraw function first
1737 identifies portions of the display which need to be updated. Then,
1738 if the changes are fairly well localised, it clears and redraws a
1739 rectangle containing each changed area. Otherwise, it gives up and
1740 redraws the entire grid from scratch.
1741
1742 It is possible to avoid clearing to background and redrawing from
1743 scratch if one is very careful about which drawing functions one
1744 uses: if a function is documented as not anti-aliasing under some
1745 circumstances, you can rely on each pixel in a drawing either being
1746 left entirely alone or being set to the requested colour, with no
1747 blending being performed.
1748
1749 In the following sections I first discuss the drawing API as seen by
1750 the back end, and then the \e{almost} identical function-pointer
1751 form seen by the front end.
1752
1753 \H{drawing-backend} Drawing API as seen by the back end
1754
1755 This section documents the back-end drawing API, in the form of
1756 functions which take a \c{drawing} object as an argument.
1757
1758 \S{drawing-draw-rect} \cw{draw_rect()}
1759
1760 \c void draw_rect(drawing *dr, int x, int y, int w, int h,
1761 \c                int colour);
1762
1763 Draws a filled rectangle in the puzzle window.
1764
1765 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
1766 rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus, the
1767 horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
1768 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
1769 inclusive.
1770
1771 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1772 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1773
1774 There is no separate pixel-plotting function. If you want to plot a
1775 single pixel, the approved method is to use \cw{draw_rect()} with
1776 width and height set to 1.
1777
1778 Unlike many of the other drawing functions, this function is
1779 guaranteed to be pixel-perfect: the rectangle will be sharply
1780 defined and not anti-aliased or anything like that.
1781
1782 This function may be used for both drawing and printing.
1783
1784 \S{drawing-draw-rect-outline} \cw{draw_rect_outline()}
1785
1786 \c void draw_rect_outline(drawing *dr, int x, int y, int w, int h,
1787 \c                        int colour);
1788
1789 Draws an outline rectangle in the puzzle window.
1790
1791 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
1792 rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus, the
1793 horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
1794 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
1795 inclusive.
1796
1797 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1798 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1799
1800 From a back end perspective, this function may be considered to be
1801 part of the drawing API. However, front ends are not required to
1802 implement it, since it is actually implemented centrally (in
1803 \cw{misc.c}) as a wrapper on \cw{draw_polygon()}.
1804
1805 This function may be used for both drawing and printing.
1806
1807 \S{drawing-draw-line} \cw{draw_line()}
1808
1809 \c void draw_line(drawing *dr, int x1, int y1, int x2, int y2,
1810 \c                int colour);
1811
1812 Draws a straight line in the puzzle window.
1813
1814 \c{x1} and \c{y1} give the coordinates of one end of the line.
1815 \c{x2} and \c{y2} give the coordinates of the other end. The line
1816 drawn includes both those points.
1817
1818 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1819 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1820
1821 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1822 Therefore, do not assume that you can erase a line by drawing the
1823 same line over it in the background colour; anti-aliasing might lead
1824 to perceptible ghost artefacts around the vanished line. Horizontal
1825 and vertical lines, however, are pixel-perfect and not anti-aliased.
1826
1827 This function may be used for both drawing and printing.
1828
1829 \S{drawing-draw-polygon} \cw{draw_polygon()}
1830
1831 \c void draw_polygon(drawing *dr, int *coords, int npoints,
1832 \c                   int fillcolour, int outlinecolour);
1833
1834 Draws an outlined or filled polygon in the puzzle window.
1835
1836 \c{coords} is an array of \cw{(2*npoints)} integers, containing the
1837 \c{x} and \c{y} coordinates of \c{npoints} vertices.
1838
1839 \c{fillcolour} and \c{outlinecolour} are integer indices into the
1840 colours array returned by the back end function \cw{colours()}
1841 (\k{backend-colours}). \c{fillcolour} may also be \cw{-1} to
1842 indicate that the polygon should be outlined only.
1843
1844 The polygon defined by the specified list of vertices is first
1845 filled in \c{fillcolour}, if specified, and then outlined in
1846 \c{outlinecolour}.
1847
1848 \c{outlinecolour} may \e{not} be \cw{-1}; it must be a valid colour
1849 (and front ends are permitted to enforce this by assertion). This is
1850 because different platforms disagree on whether a filled polygon
1851 should include its boundary line or not, so drawing \e{only} a
1852 filled polygon would have non-portable effects. If you want your
1853 filled polygon not to have a visible outline, you must set
1854 \c{outlinecolour} to the same as \c{fillcolour}.
1855
1856 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1857 Therefore, do not assume that you can erase a polygon by drawing the
1858 same polygon over it in the background colour. Also, be prepared for
1859 the polygon to extend a pixel beyond its obvious bounding box as a
1860 result of this; if you really need it not to do this to avoid
1861 interfering with other delicate graphics, you should probably use
1862 \cw{clip()} (\k{drawing-clip}). You can rely on horizontal and
1863 vertical lines not being anti-aliased.
1864
1865 This function may be used for both drawing and printing.
1866
1867 \S{drawing-draw-circle} \cw{draw_circle()}
1868
1869 \c void draw_circle(drawing *dr, int cx, int cy, int radius,
1870 \c                  int fillcolour, int outlinecolour);
1871
1872 Draws an outlined or filled circle in the puzzle window.
1873
1874 \c{cx} and \c{cy} give the coordinates of the centre of the circle.
1875 \c{radius} gives its radius. The total horizontal pixel extent of
1876 the circle is from \c{cx-radius+1} to \c{cx+radius-1} inclusive, and
1877 the vertical extent similarly around \c{cy}.
1878
1879 \c{fillcolour} and \c{outlinecolour} are integer indices into the
1880 colours array returned by the back end function \cw{colours()}
1881 (\k{backend-colours}). \c{fillcolour} may also be \cw{-1} to
1882 indicate that the circle should be outlined only.
1883
1884 The circle is first filled in \c{fillcolour}, if specified, and then
1885 outlined in \c{outlinecolour}.
1886
1887 \c{outlinecolour} may \e{not} be \cw{-1}; it must be a valid colour
1888 (and front ends are permitted to enforce this by assertion). This is
1889 because different platforms disagree on whether a filled circle
1890 should include its boundary line or not, so drawing \e{only} a
1891 filled circle would have non-portable effects. If you want your
1892 filled circle not to have a visible outline, you must set
1893 \c{outlinecolour} to the same as \c{fillcolour}.
1894
1895 Some platforms may perform anti-aliasing on this function.
1896 Therefore, do not assume that you can erase a circle by drawing the
1897 same circle over it in the background colour. Also, be prepared for
1898 the circle to extend a pixel beyond its obvious bounding box as a
1899 result of this; if you really need it not to do this to avoid
1900 interfering with other delicate graphics, you should probably use
1901 \cw{clip()} (\k{drawing-clip}).
1902
1903 This function may be used for both drawing and printing.
1904
1905 \S{drawing-draw-thick-line} \cw{draw_thick_line()}
1906
1907 \c void draw_thick_line(drawing *dr, float thickness,
1908 \c                      float x1, float y1, float x2, float y2,
1909 \c                      int colour)
1910
1911 Draws a line in the puzzle window, giving control over the line's
1912 thickness.
1913
1914 \c{x1} and \c{y1} give the coordinates of one end of the line.
1915 \c{x2} and \c{y2} give the coordinates of the other end.
1916 \c{thickness} gives the thickness of the line, in pixels.
1917
1918 Note that the coordinates and thickness are floating-point: the
1919 continuous coordinate system is in effect here. It's important to
1920 be able to address points with better-than-pixel precision in this
1921 case, because one can't otherwise properly express the endpoints of
1922 lines with both odd and even thicknesses.
1923
1924 Some platforms may perform anti-aliasing on this function. The
1925 precise pixels affected by a thick-line drawing operation may vary
1926 between platforms, and no particular guarantees are provided.
1927 Indeed, even horizontal or vertical lines may be anti-aliased.
1928
1929 This function may be used for both drawing and printing.
1930
1931 If the xpecified thickness is less than 1.0, 1.0 is used.
1932 This ensures that thin lines are visible even at small scales.
1933
1934 \S{drawing-draw-text} \cw{draw_text()}
1935
1936 \c void draw_text(drawing *dr, int x, int y, int fonttype,
1937 \c                int fontsize, int align, int colour, char *text);
1938
1939 Draws text in the puzzle window.
1940
1941 \c{x} and \c{y} give the coordinates of a point. The relation of
1942 this point to the location of the text is specified by \c{align},
1943 which is a bitwise OR of horizontal and vertical alignment flags:
1944
1945 \dt \cw{ALIGN_VNORMAL}
1946
1947 \dd Indicates that \c{y} is aligned with the baseline of the text.
1948
1949 \dt \cw{ALIGN_VCENTRE}
1950
1951 \dd Indicates that \c{y} is aligned with the vertical centre of the
1952 text. (In fact, it's aligned with the vertical centre of normal
1953 \e{capitalised} text: displaying two pieces of text with
1954 \cw{ALIGN_VCENTRE} at the same \cw{y}-coordinate will cause their
1955 baselines to be aligned with one another, even if one is an ascender
1956 and the other a descender.)
1957
1958 \dt \cw{ALIGN_HLEFT}
1959
1960 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the left-hand end of the
1961 text.
1962
1963 \dt \cw{ALIGN_HCENTRE}
1964
1965 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the horizontal centre of
1966 the text.
1967
1968 \dt \cw{ALIGN_HRIGHT}
1969
1970 \dd Indicates that \c{x} is aligned with the right-hand end of the
1971 text.
1972
1973 \c{fonttype} is either \cw{FONT_FIXED} or \cw{FONT_VARIABLE}, for a
1974 monospaced or proportional font respectively. (No more detail than
1975 that may be specified; it would only lead to portability issues
1976 between different platforms.)
1977
1978 \c{fontsize} is the desired size, in pixels, of the text. This size
1979 corresponds to the overall point size of the text, not to any
1980 internal dimension such as the cap-height.
1981
1982 \c{colour} is an integer index into the colours array returned by
1983 the back end function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
1984
1985 This function may be used for both drawing and printing.
1986
1987 The character set used to encode the text passed to this function is
1988 specified \e{by the drawing object}, although it must be a superset
1989 of ASCII. If a puzzle wants to display text that is not contained in
1990 ASCII, it should use the \cw{text_fallback()} function
1991 (\k{drawing-text-fallback}) to query the drawing object for an
1992 appropriate representation of the characters it wants.
1993
1994 \S{drawing-text-fallback} \cw{text_fallback()}
1995
1996 \c char *text_fallback(drawing *dr, const char *const *strings,
1997 \c                     int nstrings);
1998
1999 This function is used to request a translation of UTF-8 text into
2000 whatever character encoding is expected by the drawing object's
2001 implementation of \cw{draw_text()}.
2002
2003 The input is a list of strings encoded in UTF-8: \cw{nstrings} gives
2004 the number of strings in the list, and \cw{strings[0]},
2005 \cw{strings[1]}, ..., \cw{strings[nstrings-1]} are the strings
2006 themselves.
2007
2008 The returned string (which is dynamically allocated and must be
2009 freed when finished with) is derived from the first string in the
2010 list that the drawing object expects to be able to display reliably;
2011 it will consist of that string translated into the character set
2012 expected by \cw{draw_text()}.
2013
2014 Drawing implementations are not required to handle anything outside
2015 ASCII, but are permitted to assume that \e{some} string will be
2016 successfully translated. So every call to this function must include
2017 a string somewhere in the list (presumably the last element) which
2018 consists of nothing but ASCII, to be used by any front end which
2019 cannot handle anything else.
2020
2021 For example, if a puzzle wished to display a string including a
2022 multiplication sign (U+00D7 in Unicode, represented by the bytes C3
2023 97 in UTF-8), it might do something like this:
2024
2025 \c static const char *const times_signs[] = { "\xC3\x97", "x" };
2026 \c char *times_sign = text_fallback(dr, times_signs, 2);
2027 \c sprintf(buffer, "%d%s%d", width, times_sign, height);
2028 \c draw_text(dr, x, y, font, size, align, colour, buffer);
2029 \c sfree(buffer);
2030
2031 which would draw a string with a times sign in the middle on
2032 platforms that support it, and fall back to a simple ASCII \cq{x}
2033 where there was no alternative.
2034
2035 \S{drawing-clip} \cw{clip()}
2036
2037 \c void clip(drawing *dr, int x, int y, int w, int h);
2038
2039 Establishes a clipping rectangle in the puzzle window.
2040
2041 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
2042 clipping rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus,
2043 the horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
2044 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
2045 inclusive. (These are exactly the same semantics as
2046 \cw{draw_rect()}.)
2047
2048 After this call, no drawing operation will affect anything outside
2049 the specified rectangle. The effect can be reversed by calling
2050 \cw{unclip()} (\k{drawing-unclip}). The clipping rectangle is
2051 pixel-perfect: pixels within the rectangle are affected as usual by
2052 drawing functions; pixels outside are completely untouched.
2053
2054 Back ends should not assume that a clipping rectangle will be
2055 automatically cleared up by the front end if it's left lying around;
2056 that might work on current front ends, but shouldn't be relied upon.
2057 Always explicitly call \cw{unclip()}.
2058
2059 This function may be used for both drawing and printing.
2060
2061 \S{drawing-unclip} \cw{unclip()}
2062
2063 \c void unclip(drawing *dr);
2064
2065 Reverts the effect of a previous call to \cw{clip()}. After this
2066 call, all drawing operations will be able to affect the entire
2067 puzzle window again.
2068
2069 This function may be used for both drawing and printing.
2070
2071 \S{drawing-draw-update} \cw{draw_update()}
2072
2073 \c void draw_update(drawing *dr, int x, int y, int w, int h);
2074
2075 Informs the front end that a rectangular portion of the puzzle
2076 window has been drawn on and needs to be updated.
2077
2078 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left pixel of the
2079 update rectangle. \c{w} and \c{h} give its width and height. Thus,
2080 the horizontal extent of the rectangle runs from \c{x} to \c{x+w-1}
2081 inclusive, and the vertical extent from \c{y} to \c{y+h-1}
2082 inclusive. (These are exactly the same semantics as
2083 \cw{draw_rect()}.)
2084
2085 The back end redraw function \e{must} call this function to report
2086 any changes it has made to the window. Otherwise, those changes may
2087 not become immediately visible, and may then appear at an
2088 unpredictable subsequent time such as the next time the window is
2089 covered and re-exposed.
2090
2091 This function is only important when drawing. It may be called when
2092 printing as well, but doing so is not compulsory, and has no effect.
2093 (So if you have a shared piece of code between the drawing and
2094 printing routines, that code may safely call \cw{draw_update()}.)
2095
2096 \S{drawing-status-bar} \cw{status_bar()}
2097
2098 \c void status_bar(drawing *dr, char *text);
2099
2100 Sets the text in the game's status bar to \c{text}. The text is copied
2101 from the supplied buffer, so the caller is free to deallocate or
2102 modify the buffer after use.
2103
2104 (This function is not exactly a \e{drawing} function, but it shares
2105 with the drawing API the property that it may only be called from
2106 within the back end redraw function, so this is as good a place as
2107 any to document it.)
2108
2109 The supplied text is filtered through the mid-end for optional
2110 rewriting before being passed on to the front end; the mid-end will
2111 prepend the current game time if the game is timed (and may in
2112 future perform other rewriting if it seems like a good idea).
2113
2114 This function is for drawing only; it must never be called during
2115 printing.
2116
2117 \S{drawing-blitter} Blitter functions
2118
2119 This section describes a group of related functions which save and
2120 restore a section of the puzzle window. This is most commonly used
2121 to implement user interfaces involving dragging a puzzle element
2122 around the window: at the end of each call to \cw{redraw()}, if an
2123 object is currently being dragged, the back end saves the window
2124 contents under that location and then draws the dragged object, and
2125 at the start of the next \cw{redraw()} the first thing it does is to
2126 restore the background.
2127
2128 The front end defines an opaque type called a \c{blitter}, which is
2129 capable of storing a rectangular area of a specified size.
2130
2131 Blitter functions are for drawing only; they must never be called
2132 during printing.
2133
2134 \S2{drawing-blitter-new} \cw{blitter_new()}
2135
2136 \c blitter *blitter_new(drawing *dr, int w, int h);
2137
2138 Creates a new blitter object which stores a rectangle of size \c{w}
2139 by \c{h} pixels. Returns a pointer to the blitter object.
2140
2141 Blitter objects are best stored in the \c{game_drawstate}. A good
2142 time to create them is in the \cw{set_size()} function
2143 (\k{backend-set-size}), since it is at this point that you first
2144 know how big a rectangle they will need to save.
2145
2146 \S2{drawing-blitter-free} \cw{blitter_free()}
2147
2148 \c void blitter_free(drawing *dr, blitter *bl);
2149
2150 Disposes of a blitter object. Best called in \cw{free_drawstate()}.
2151 (However, check that the blitter object is not \cw{NULL} before
2152 attempting to free it; it is possible that a draw state might be
2153 created and freed without ever having \cw{set_size()} called on it
2154 in between.)
2155
2156 \S2{drawing-blitter-save} \cw{blitter_save()}
2157
2158 \c void blitter_save(drawing *dr, blitter *bl, int x, int y);
2159
2160 This is a true drawing API function, in that it may only be called
2161 from within the game redraw routine. It saves a rectangular portion
2162 of the puzzle window into the specified blitter object.
2163
2164 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left corner of the
2165 saved rectangle. The rectangle's width and height are the ones
2166 specified when the blitter object was created.
2167
2168 This function is required to cope and do the right thing if \c{x}
2169 and \c{y} are out of range. (The right thing probably means saving
2170 whatever part of the blitter rectangle overlaps with the visible
2171 area of the puzzle window.)
2172
2173 \S2{drawing-blitter-load} \cw{blitter_load()}
2174
2175 \c void blitter_load(drawing *dr, blitter *bl, int x, int y);
2176
2177 This is a true drawing API function, in that it may only be called
2178 from within the game redraw routine. It restores a rectangular
2179 portion of the puzzle window from the specified blitter object.
2180
2181 \c{x} and \c{y} give the coordinates of the top left corner of the
2182 rectangle to be restored. The rectangle's width and height are the
2183 ones specified when the blitter object was created.
2184
2185 Alternatively, you can specify both \c{x} and \c{y} as the special
2186 value \cw{BLITTER_FROMSAVED}, in which case the rectangle will be
2187 restored to exactly where it was saved from. (This is probably what
2188 you want to do almost all the time, if you're using blitters to
2189 implement draggable puzzle elements.)
2190
2191 This function is required to cope and do the right thing if \c{x}
2192 and \c{y} (or the equivalent ones saved in the blitter) are out of
2193 range. (The right thing probably means restoring whatever part of
2194 the blitter rectangle overlaps with the visible area of the puzzle
2195 window.)
2196
2197 If this function is called on a blitter which had previously been
2198 saved from a partially out-of-range rectangle, then the parts of the
2199 saved bitmap which were not visible at save time are undefined. If
2200 the blitter is restored to a different position so as to make those
2201 parts visible, the effect on the drawing area is undefined.
2202
2203 \S{print-mono-colour} \cw{print_mono_colour()}
2204
2205 \c int print_mono_colour(drawing *dr, int grey);
2206
2207 This function allocates a colour index for a simple monochrome
2208 colour during printing.
2209
2210 \c{grey} must be 0 or 1. If \c{grey} is 0, the colour returned is
2211 black; if \c{grey} is 1, the colour is white.
2212
2213 \S{print-grey-colour} \cw{print_grey_colour()}
2214
2215 \c int print_grey_colour(drawing *dr, float grey);
2216
2217 This function allocates a colour index for a grey-scale colour
2218 during printing.
2219
2220 \c{grey} may be any number between 0 (black) and 1 (white); for
2221 example, 0.5 indicates a medium grey.
2222
2223 The chosen colour will be rendered to the limits of the printer's
2224 halftoning capability.
2225
2226 \S{print-hatched-colour} \cw{print_hatched_colour()}
2227
2228 \c int print_hatched_colour(drawing *dr, int hatch);
2229
2230 This function allocates a colour index which does not represent a
2231 literal \e{colour}. Instead, regions shaded in this colour will be
2232 hatched with parallel lines. The \c{hatch} parameter defines what
2233 type of hatching should be used in place of this colour:
2234
2235 \dt \cw{HATCH_SLASH}
2236
2237 \dd This colour will be hatched by lines slanting to the right at 45
2238 degrees. 
2239
2240 \dt \cw{HATCH_BACKSLASH}
2241
2242 \dd This colour will be hatched by lines slanting to the left at 45
2243 degrees.
2244
2245 \dt \cw{HATCH_HORIZ}
2246
2247 \dd This colour will be hatched by horizontal lines.
2248
2249 \dt \cw{HATCH_VERT}
2250
2251 \dd This colour will be hatched by vertical lines.
2252
2253 \dt \cw{HATCH_PLUS}
2254
2255 \dd This colour will be hatched by criss-crossing horizontal and
2256 vertical lines.
2257
2258 \dt \cw{HATCH_X}
2259
2260 \dd This colour will be hatched by criss-crossing diagonal lines.
2261
2262 Colours defined to use hatching may not be used for drawing lines or
2263 text; they may only be used for filling areas. That is, they may be
2264 used as the \c{fillcolour} parameter to \cw{draw_circle()} and
2265 \cw{draw_polygon()}, and as the colour parameter to
2266 \cw{draw_rect()}, but may not be used as the \c{outlinecolour}
2267 parameter to \cw{draw_circle()} or \cw{draw_polygon()}, or with
2268 \cw{draw_line()} or \cw{draw_text()}.
2269
2270 \S{print-rgb-mono-colour} \cw{print_rgb_mono_colour()}
2271
2272 \c int print_rgb_mono_colour(drawing *dr, float r, float g,
2273 \c                           float b, float grey);
2274
2275 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2276 colour during printing.
2277
2278 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2279
2280 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2281 and either pure black or pure white will be used instead, according
2282 to the \q{grey} parameter. (The fallback colour is the same as the
2283 one which would be allocated by \cw{print_mono_colour(grey)}.)
2284
2285 \S{print-rgb-grey-colour} \cw{print_rgb_grey_colour()}
2286
2287 \c int print_rgb_grey_colour(drawing *dr, float r, float g,
2288 \c                           float b, float grey);
2289
2290 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2291 colour during printing.
2292
2293 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2294
2295 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2296 and a shade of grey given by the \c{grey} parameter will be used
2297 instead. (The fallback colour is the same as the one which would be
2298 allocated by \cw{print_grey_colour(grey)}.)
2299
2300 \S{print-rgb-hatched-colour} \cw{print_rgb_hatched_colour()}
2301
2302 \c int print_rgb_hatched_colour(drawing *dr, float r, float g,
2303 \c                              float b, float hatched);
2304
2305 This function allocates a colour index for a fully specified RGB
2306 colour during printing.
2307
2308 \c{r}, \c{g} and \c{b} may each be anywhere in the range from 0 to 1.
2309
2310 If printing in black and white only, these values will be ignored,
2311 and a form of cross-hatching given by the \c{hatch} parameter will
2312 be used instead; see \k{print-hatched-colour} for the possible
2313 values of this parameter. (The fallback colour is the same as the
2314 one which would be allocated by \cw{print_hatched_colour(hatch)}.)
2315
2316 \S{print-line-width} \cw{print_line_width()}
2317
2318 \c void print_line_width(drawing *dr, int width);
2319
2320 This function is called to set the thickness of lines drawn during
2321 printing. It is meaningless in drawing: all lines drawn by
2322 \cw{draw_line()}, \cw{draw_circle} and \cw{draw_polygon()} are one
2323 pixel in thickness. However, in printing there is no clear
2324 definition of a pixel and so line widths must be explicitly
2325 specified.
2326
2327 The line width is specified in the usual coordinate system. Note,
2328 however, that it is a hint only: the central printing system may
2329 choose to vary line thicknesses at user request or due to printer
2330 capabilities.
2331
2332 \S{print-line-dotted} \cw{print_line_dotted()}
2333
2334 \c void print_line_dotted(drawing *dr, int dotted);
2335
2336 This function is called to toggle the drawing of dotted lines during
2337 printing. It is not supported during drawing.
2338
2339 The parameter \cq{dotted} is a boolean; \cw{TRUE} means that future
2340 lines drawn by \cw{draw_line()}, \cw{draw_circle} and
2341 \cw{draw_polygon()} will be dotted, and \cw{FALSE} means that they
2342 will be solid.
2343
2344 Some front ends may impose restrictions on the width of dotted
2345 lines. Asking for a dotted line via this front end will override any
2346 line width request if the front end requires it.
2347
2348 \H{drawing-frontend} The drawing API as implemented by the front end
2349
2350 This section describes the drawing API in the function-pointer form
2351 in which it is implemented by a front end.
2352
2353 (It isn't only platform-specific front ends which implement this
2354 API; the platform-independent module \c{ps.c} also provides an
2355 implementation of it which outputs PostScript. Thus, any platform
2356 which wants to do PS printing can do so with minimum fuss.)
2357
2358 The following entries all describe function pointer fields in a
2359 structure called \c{drawing_api}. Each of the functions takes a
2360 \cq{void *} context pointer, which it should internally cast back to
2361 a more useful type. Thus, a drawing \e{object} (\c{drawing *)}
2362 suitable for passing to the back end redraw or printing functions
2363 is constructed by passing a \c{drawing_api} and a \cq{void *} to the
2364 function \cw{drawing_new()} (see \k{drawing-new}).
2365
2366 \S{drawingapi-draw-text} \cw{draw_text()}
2367
2368 \c void (*draw_text)(void *handle, int x, int y, int fonttype,
2369 \c                   int fontsize, int align, int colour, char *text);
2370
2371 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_text()}
2372 function; see \k{drawing-draw-text}.
2373
2374 \S{drawingapi-draw-rect} \cw{draw_rect()}
2375
2376 \c void (*draw_rect)(void *handle, int x, int y, int w, int h,
2377 \c                   int colour);
2378
2379 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_rect()}
2380 function; see \k{drawing-draw-rect}.
2381
2382 \S{drawingapi-draw-line} \cw{draw_line()}
2383
2384 \c void (*draw_line)(void *handle, int x1, int y1, int x2, int y2,
2385 \c                   int colour);
2386
2387 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_line()}
2388 function; see \k{drawing-draw-line}.
2389
2390 \S{drawingapi-draw-polygon} \cw{draw_polygon()}
2391
2392 \c void (*draw_polygon)(void *handle, int *coords, int npoints,
2393 \c                      int fillcolour, int outlinecolour);
2394
2395 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_polygon()}
2396 function; see \k{drawing-draw-polygon}.
2397
2398 \S{drawingapi-draw-circle} \cw{draw_circle()}
2399
2400 \c void (*draw_circle)(void *handle, int cx, int cy, int radius,
2401 \c                     int fillcolour, int outlinecolour);
2402
2403 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_circle()}
2404 function; see \k{drawing-draw-circle}.
2405
2406 \S{drawingapi-draw-thick-line} \cw{draw_thick_line()}
2407
2408 \c void draw_thick_line(drawing *dr, float thickness,
2409 \c                      float x1, float y1, float x2, float y2,
2410 \c                      int colour)
2411
2412 This function behaves exactly like the back end
2413 \cw{draw_thick_line()} function; see \k{drawing-draw-thick-line}.
2414
2415 An implementation of this API which doesn't provide high-quality
2416 rendering of thick lines is permitted to define this function
2417 pointer to be \cw{NULL}. The middleware in \cw{drawing.c} will notice
2418 and provide a low-quality alternative using \cw{draw_polygon()}.
2419
2420 \S{drawingapi-draw-update} \cw{draw_update()}
2421
2422 \c void (*draw_update)(void *handle, int x, int y, int w, int h);
2423
2424 This function behaves exactly like the back end \cw{draw_update()}
2425 function; see \k{drawing-draw-update}.
2426
2427 An implementation of this API which only supports printing is
2428 permitted to define this function pointer to be \cw{NULL} rather
2429 than bothering to define an empty function. The middleware in
2430 \cw{drawing.c} will notice and avoid calling it.
2431
2432 \S{drawingapi-clip} \cw{clip()}
2433
2434 \c void (*clip)(void *handle, int x, int y, int w, int h);
2435
2436 This function behaves exactly like the back end \cw{clip()}
2437 function; see \k{drawing-clip}.
2438
2439 \S{drawingapi-unclip} \cw{unclip()}
2440
2441 \c void (*unclip)(void *handle);
2442
2443 This function behaves exactly like the back end \cw{unclip()}
2444 function; see \k{drawing-unclip}.
2445
2446 \S{drawingapi-start-draw} \cw{start_draw()}
2447
2448 \c void (*start_draw)(void *handle);
2449
2450 This function is called at the start of drawing. It allows the front
2451 end to initialise any temporary data required to draw with, such as
2452 device contexts.
2453
2454 Implementations of this API which do not provide drawing services
2455 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2456 called unless drawing is attempted.
2457
2458 \S{drawingapi-end-draw} \cw{end_draw()}
2459
2460 \c void (*end_draw)(void *handle);
2461
2462 This function is called at the end of drawing. It allows the front
2463 end to do cleanup tasks such as deallocating device contexts and
2464 scheduling appropriate GUI redraw events.
2465
2466 Implementations of this API which do not provide drawing services
2467 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2468 called unless drawing is attempted.
2469
2470 \S{drawingapi-status-bar} \cw{status_bar()}
2471
2472 \c void (*status_bar)(void *handle, char *text);
2473
2474 This function behaves exactly like the back end \cw{status_bar()}
2475 function; see \k{drawing-status-bar}.
2476
2477 Front ends implementing this function need not worry about it being
2478 called repeatedly with the same text; the middleware code in
2479 \cw{status_bar()} will take care of this.
2480
2481 Implementations of this API which do not provide drawing services
2482 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2483 called unless drawing is attempted.
2484
2485 \S{drawingapi-blitter-new} \cw{blitter_new()}
2486
2487 \c blitter *(*blitter_new)(void *handle, int w, int h);
2488
2489 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_new()}
2490 function; see \k{drawing-blitter-new}.
2491
2492 Implementations of this API which do not provide drawing services
2493 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2494 called unless drawing is attempted.
2495
2496 \S{drawingapi-blitter-free} \cw{blitter_free()}
2497
2498 \c void (*blitter_free)(void *handle, blitter *bl);
2499
2500 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_free()}
2501 function; see \k{drawing-blitter-free}.
2502
2503 Implementations of this API which do not provide drawing services
2504 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2505 called unless drawing is attempted.
2506
2507 \S{drawingapi-blitter-save} \cw{blitter_save()}
2508
2509 \c void (*blitter_save)(void *handle, blitter *bl, int x, int y);
2510
2511 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_save()}
2512 function; see \k{drawing-blitter-save}.
2513
2514 Implementations of this API which do not provide drawing services
2515 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2516 called unless drawing is attempted.
2517
2518 \S{drawingapi-blitter-load} \cw{blitter_load()}
2519
2520 \c void (*blitter_load)(void *handle, blitter *bl, int x, int y);
2521
2522 This function behaves exactly like the back end \cw{blitter_load()}
2523 function; see \k{drawing-blitter-load}.
2524
2525 Implementations of this API which do not provide drawing services
2526 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2527 called unless drawing is attempted.
2528
2529 \S{drawingapi-begin-doc} \cw{begin_doc()}
2530
2531 \c void (*begin_doc)(void *handle, int pages);
2532
2533 This function is called at the beginning of a printing run. It gives
2534 the front end an opportunity to initialise any required printing
2535 subsystem. It also provides the number of pages in advance.
2536
2537 Implementations of this API which do not provide printing services
2538 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2539 called unless printing is attempted.
2540
2541 \S{drawingapi-begin-page} \cw{begin_page()}
2542
2543 \c void (*begin_page)(void *handle, int number);
2544
2545 This function is called during printing, at the beginning of each
2546 page. It gives the page number (numbered from 1 rather than 0, so
2547 suitable for use in user-visible contexts).
2548
2549 Implementations of this API which do not provide printing services
2550 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2551 called unless printing is attempted.
2552
2553 \S{drawingapi-begin-puzzle} \cw{begin_puzzle()}
2554
2555 \c void (*begin_puzzle)(void *handle, float xm, float xc,
2556 \c                      float ym, float yc, int pw, int ph, float wmm);
2557
2558 This function is called during printing, just before printing a
2559 single puzzle on a page. It specifies the size and location of the
2560 puzzle on the page.
2561
2562 \c{xm} and \c{xc} specify the horizontal position of the puzzle on
2563 the page, as a linear function of the page width. The front end is
2564 expected to multiply the page width by \c{xm}, add \c{xc} (measured
2565 in millimetres), and use the resulting x-coordinate as the left edge
2566 of the puzzle.
2567
2568 Similarly, \c{ym} and \c{yc} specify the vertical position of the
2569 puzzle as a function of the page height: the page height times
2570 \c{ym}, plus \c{yc} millimetres, equals the desired distance from
2571 the top of the page to the top of the puzzle.
2572
2573 (This unwieldy mechanism is required because not all printing
2574 systems can communicate the page size back to the software. The
2575 PostScript back end, for example, writes out PS which determines the
2576 page size at print time by means of calling \cq{clippath}, and
2577 centres the puzzles within that. Thus, exactly the same PS file
2578 works on A4 or on US Letter paper without needing local
2579 configuration, which simplifies matters.)
2580
2581 \cw{pw} and \cw{ph} give the size of the puzzle in drawing API
2582 coordinates. The printing system will subsequently call the puzzle's
2583 own print function, which will in turn call drawing API functions in
2584 the expectation that an area \cw{pw} by \cw{ph} units is available
2585 to draw the puzzle on.
2586
2587 Finally, \cw{wmm} gives the desired width of the puzzle in
2588 millimetres. (The aspect ratio is expected to be preserved, so if
2589 the desired puzzle height is also needed then it can be computed as
2590 \cw{wmm*ph/pw}.)
2591
2592 Implementations of this API which do not provide printing services
2593 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2594 called unless printing is attempted.
2595
2596 \S{drawingapi-end-puzzle} \cw{end_puzzle()}
2597
2598 \c void (*end_puzzle)(void *handle);
2599
2600 This function is called after the printing of a specific puzzle is
2601 complete.
2602
2603 Implementations of this API which do not provide printing services
2604 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2605 called unless printing is attempted.
2606
2607 \S{drawingapi-end-page} \cw{end_page()}
2608
2609 \c void (*end_page)(void *handle, int number);
2610
2611 This function is called after the printing of a page is finished.
2612
2613 Implementations of this API which do not provide printing services
2614 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2615 called unless printing is attempted.
2616
2617 \S{drawingapi-end-doc} \cw{end_doc()}
2618
2619 \c void (*end_doc)(void *handle);
2620
2621 This function is called after the printing of the entire document is
2622 finished. This is the moment to close files, send things to the
2623 print spooler, or whatever the local convention is.
2624
2625 Implementations of this API which do not provide printing services
2626 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2627 called unless printing is attempted.
2628
2629 \S{drawingapi-line-width} \cw{line_width()}
2630
2631 \c void (*line_width)(void *handle, float width);
2632
2633 This function is called to set the line thickness, during printing
2634 only. Note that the width is a \cw{float} here, where it was an
2635 \cw{int} as seen by the back end. This is because \cw{drawing.c} may
2636 have scaled it on the way past.
2637
2638 However, the width is still specified in the same coordinate system
2639 as the rest of the drawing.
2640
2641 Implementations of this API which do not provide printing services
2642 may define this function pointer to be \cw{NULL}; it will never be
2643 called unless printing is attempted.
2644
2645 \S{drawingapi-text-fallback} \cw{text_fallback()}
2646
2647 \c char *(*text_fallback)(void *handle, const char *const *strings,
2648 \c                        int nstrings);
2649
2650 This function behaves exactly like the back end \cw{text_fallback()}
2651 function; see \k{drawing-text-fallback}.
2652
2653 Implementations of this API which do not support any characters
2654 outside ASCII may define this function pointer to be \cw{NULL}, in
2655 which case the central code in \cw{drawing.c} will provide a default
2656 implementation.
2657
2658 \H{drawingapi-frontend} The drawing API as called by the front end
2659
2660 There are a small number of functions provided in \cw{drawing.c}
2661 which the front end needs to \e{call}, rather than helping to
2662 implement. They are described in this section.
2663
2664 \S{drawing-new} \cw{drawing_new()}
2665
2666 \c drawing *drawing_new(const drawing_api *api, midend *me,
2667 \c                      void *handle);
2668
2669 This function creates a drawing object. It is passed a
2670 \c{drawing_api}, which is a structure containing nothing but
2671 function pointers; and also a \cq{void *} handle. The handle is
2672 passed back to each function pointer when it is called.
2673
2674 The \c{midend} parameter is used for rewriting the status bar
2675 contents: \cw{status_bar()} (see \k{drawing-status-bar}) has to call
2676 a function in the mid-end which might rewrite the status bar text.
2677 If the drawing object is to be used only for printing, or if the
2678 game is known not to call \cw{status_bar()}, this parameter may be
2679 \cw{NULL}.
2680
2681 \S{drawing-free} \cw{drawing_free()}
2682
2683 \c void drawing_free(drawing *dr);
2684
2685 This function frees a drawing object. Note that the \cq{void *}
2686 handle is not freed; if that needs cleaning up it must be done by
2687 the front end.
2688
2689 \S{drawing-print-get-colour} \cw{print_get_colour()}
2690
2691 \c void print_get_colour(drawing *dr, int colour, int printincolour,
2692 \c                       int *hatch, float *r, float *g, float *b)
2693
2694 This function is called by the implementations of the drawing API
2695 functions when they are called in a printing context. It takes a
2696 colour index as input, and returns the description of the colour as
2697 requested by the back end.
2698
2699 \c{printincolour} is \cw{TRUE} iff the implementation is printing in
2700 colour. This will alter the results returned if the colour in
2701 question was specified with a black-and-white fallback value.
2702
2703 If the colour should be rendered by hatching, \c{*hatch} is filled
2704 with the type of hatching desired. See \k{print-grey-colour} for
2705 details of the values this integer can take.
2706
2707 If the colour should be rendered as solid colour, \c{*hatch} is
2708 given a negative value, and \c{*r}, \c{*g} and \c{*b} are filled
2709 with the RGB values of the desired colour (if printing in colour),
2710 or all filled with the grey-scale value (if printing in black and
2711 white).
2712
2713 \C{midend} The API provided by the mid-end
2714
2715 This chapter documents the API provided by the mid-end to be called
2716 by the front end. You probably only need to read this if you are a
2717 front end implementor, i.e. you are porting Puzzles to a new
2718 platform. If you're only interested in writing new puzzles, you can
2719 safely skip this chapter.
2720
2721 All the persistent state in the mid-end is encapsulated within a
2722 \c{midend} structure, to facilitate having multiple mid-ends in any
2723 port which supports multiple puzzle windows open simultaneously.
2724 Each \c{midend} is intended to handle the contents of a single
2725 puzzle window.
2726
2727 \H{midend-new} \cw{midend_new()}
2728
2729 \c midend *midend_new(frontend *fe, const game *ourgame,
2730 \c                    const drawing_api *drapi, void *drhandle)
2731
2732 Allocates and returns a new mid-end structure.
2733
2734 The \c{fe} argument is stored in the mid-end. It will be used when
2735 calling back to functions such as \cw{activate_timer()}
2736 (\k{frontend-activate-timer}), and will be passed on to the back end
2737 function \cw{colours()} (\k{backend-colours}).
2738
2739 The parameters \c{drapi} and \c{drhandle} are passed to
2740 \cw{drawing_new()} (\k{drawing-new}) to construct a drawing object
2741 which will be passed to the back end function \cw{redraw()}
2742 (\k{backend-redraw}). Hence, all drawing-related function pointers
2743 defined in \c{drapi} can expect to be called with \c{drhandle} as
2744 their first argument.
2745
2746 The \c{ourgame} argument points to a container structure describing
2747 a game back end. The mid-end thus created will only be capable of
2748 handling that one game. (So even in a monolithic front end
2749 containing all the games, this imposes the constraint that any
2750 individual puzzle window is tied to a single game. Unless, of
2751 course, you feel brave enough to change the mid-end for the window
2752 without closing the window...)
2753
2754 \H{midend-free} \cw{midend_free()}
2755
2756 \c void midend_free(midend *me);
2757
2758 Frees a mid-end structure and all its associated data.
2759
2760 \H{midend-tilesize} \cw{midend_tilesize()}
2761
2762 \c int midend_tilesize(midend *me);
2763
2764 Returns the \cq{tilesize} parameter being used to display the
2765 current puzzle (\k{backend-preferred-tilesize}).
2766
2767 \H{midend-set-params} \cw{midend_set_params()}
2768
2769 \c void midend_set_params(midend *me, game_params *params);
2770
2771 Sets the current game parameters for a mid-end. Subsequent games
2772 generated by \cw{midend_new_game()} (\k{midend-new-game}) will use
2773 these parameters until further notice.
2774
2775 The usual way in which the front end will have an actual
2776 \c{game_params} structure to pass to this function is if it had
2777 previously got it from \cw{midend_get_presets()}
2778 (\k{midend-get-presets}). Thus, this function is usually called in
2779 response to the user making a selection from the presets menu.
2780
2781 \H{midend-get-params} \cw{midend_get_params()}
2782
2783 \c game_params *midend_get_params(midend *me);
2784
2785 Returns the current game parameters stored in this mid-end.
2786
2787 The returned value is dynamically allocated, and should be freed
2788 when finished with by passing it to the game's own
2789 \cw{free_params()} function (see \k{backend-free-params}).
2790
2791 \H{midend-size} \cw{midend_size()}
2792
2793 \c void midend_size(midend *me, int *x, int *y, int user_size);
2794
2795 Tells the mid-end to figure out its window size.
2796
2797 On input, \c{*x} and \c{*y} should contain the maximum or requested
2798 size for the window. (Typically this will be the size of the screen
2799 that the window has to fit on, or similar.) The mid-end will
2800 repeatedly call the back end function \cw{compute_size()}
2801 (\k{backend-compute-size}), searching for a tile size that best
2802 satisfies the requirements. On exit, \c{*x} and \c{*y} will contain
2803 the size needed for the puzzle window's drawing area. (It is of
2804 course up to the front end to adjust this for any additional window
2805 furniture such as menu bars and window borders, if necessary. The
2806 status bar is also not included in this size.)
2807
2808 Use \c{user_size} to indicate whether \c{*x} and \c{*y} are a
2809 requested size, or just a maximum size.
2810
2811 If \c{user_size} is set to \cw{TRUE}, the mid-end will treat the
2812 input size as a request, and will pick a tile size which
2813 approximates it \e{as closely as possible}, going over the game's
2814 preferred tile size if necessary to achieve this. The mid-end will
2815 also use the resulting tile size as its preferred one until further
2816 notice, on the assumption that this size was explicitly requested
2817 by the user. Use this option if you want your front end to support
2818 dynamic resizing of the puzzle window with automatic scaling of the
2819 puzzle to fit.
2820
2821 If \c{user_size} is set to \cw{FALSE}, then the game's tile size
2822 will never go over its preferred one, although it may go under in
2823 order to fit within the maximum bounds specified by \c{*x} and
2824 \c{*y}. This is the recommended approach when opening a new window
2825 at default size: the game will use its preferred size unless it has
2826 to use a smaller one to fit on the screen. If the tile size is
2827 shrunk for this reason, the change will not persist; if a smaller
2828 grid is subsequently chosen, the tile size will recover.
2829
2830 The mid-end will try as hard as it can to return a size which is
2831 less than or equal to the input size, in both dimensions. In extreme
2832 circumstances it may fail (if even the lowest possible tile size
2833 gives window dimensions greater than the input), in which case it
2834 will return a size greater than the input size. Front ends should be
2835 prepared for this to happen (i.e. don't crash or fail an assertion),
2836 but may handle it in any way they see fit: by rejecting the game
2837 parameters which caused the problem, by opening a window larger than
2838 the screen regardless of inconvenience, by introducing scroll bars
2839 on the window, by drawing on a large bitmap and scaling it into a
2840 smaller window, or by any other means you can think of. It is likely
2841 that when the tile size is that small the game will be unplayable
2842 anyway, so don't put \e{too} much effort into handling it
2843 creatively.
2844
2845 If your platform has no limit on window size (or if you're planning
2846 to use scroll bars for large puzzles), you can pass dimensions of
2847 \cw{INT_MAX} as input to this function. You should probably not do
2848 that \e{and} set the \c{user_size} flag, though!
2849
2850 The midend relies on the frontend calling \cw{midend_new_game()}
2851 (\k{midend-new-game}) before calling \cw{midend_size()}.
2852
2853 \H{midend-reset-tilesize} \cw{midend_reset_tilesize()}
2854
2855 \c void midend_reset_tilesize(midend *me);
2856
2857 This function resets the midend's preferred tile size to that of the
2858 standard puzzle.
2859
2860 As discussed in \k{midend-size}, puzzle resizes are typically
2861 'sticky', in that once the user has dragged the puzzle to a different
2862 window size, the resulting tile size will be remembered and used when
2863 the puzzle configuration changes. If you \e{don't} want that, e.g. if
2864 you want to provide a command to explicitly reset the puzzle size back
2865 to its default, then you can call this just before calling
2866 \cw{midend_size()} (which, in turn, you would probably call with
2867 \c{user_size} set to \cw{FALSE}).
2868
2869 \H{midend-new-game} \cw{midend_new_game()}
2870
2871 \c void midend_new_game(midend *me);
2872
2873 Causes the mid-end to begin a new game. Normally the game will be a
2874 new randomly generated puzzle. However, if you have previously
2875 called \cw{midend_game_id()} or \cw{midend_set_config()}, the game
2876 generated might be dictated by the results of those functions. (In
2877 particular, you \e{must} call \cw{midend_new_game()} after calling
2878 either of those functions, or else no immediate effect will be
2879 visible.)
2880
2881 You will probably need to call \cw{midend_size()} after calling this
2882 function, because if the game parameters have been changed since the
2883 last new game then the window size might need to change. (If you
2884 know the parameters \e{haven't} changed, you don't need to do this.)
2885
2886 This function will create a new \c{game_drawstate}, but does not
2887 actually perform a redraw (since you often need to call
2888 \cw{midend_size()} before the redraw can be done). So after calling
2889 this function and after calling \cw{midend_size()}, you should then
2890 call \cw{midend_redraw()}. (It is not necessary to call
2891 \cw{midend_force_redraw()}; that will discard the draw state and
2892 create a fresh one, which is unnecessary in this case since there's
2893 a fresh one already. It would work, but it's usually excessive.)
2894
2895 \H{midend-restart-game} \cw{midend_restart_game()}
2896
2897 \c void midend_restart_game(midend *me);
2898
2899 This function causes the current game to be restarted. This is done
2900 by placing a new copy of the original game state on the end of the
2901 undo list (so that an accidental restart can be undone).
2902
2903 This function automatically causes a redraw, i.e. the front end can
2904 expect its drawing API to be called from \e{within} a call to this
2905 function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2906 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_restart_game()}.
2907
2908 \H{midend-force-redraw} \cw{midend_force_redraw()}
2909
2910 \c void midend_force_redraw(midend *me);
2911
2912 Forces a complete redraw of the puzzle window, by means of
2913 discarding the current \c{game_drawstate} and creating a new one
2914 from scratch before calling the game's \cw{redraw()} function.
2915
2916 The front end can expect its drawing API to be called from within a
2917 call to this function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2918 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_force_redraw()}.
2919
2920 \H{midend-redraw} \cw{midend_redraw()}
2921
2922 \c void midend_redraw(midend *me);
2923
2924 Causes a partial redraw of the puzzle window, by means of simply
2925 calling the game's \cw{redraw()} function. (That is, the only things
2926 redrawn will be things that have changed since the last redraw.)
2927
2928 The front end can expect its drawing API to be called from within a
2929 call to this function. Some back ends require that \cw{midend_size()}
2930 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_redraw()}.
2931
2932 \H{midend-process-key} \cw{midend_process_key()}
2933
2934 \c int midend_process_key(midend *me, int x, int y, int button);
2935
2936 The front end calls this function to report a mouse or keyboard
2937 event. The parameters \c{x}, \c{y} and \c{button} are almost
2938 identical to the ones passed to the back end function
2939 \cw{interpret_move()} (\k{backend-interpret-move}), except that the
2940 front end is \e{not} required to provide the guarantees about mouse
2941 event ordering. The mid-end will sort out multiple simultaneous
2942 button presses and changes of button; the front end's responsibility
2943 is simply to pass on the mouse events it receives as accurately as
2944 possible.
2945
2946 (Some platforms may need to emulate absent mouse buttons by means of
2947 using a modifier key such as Shift with another mouse button. This
2948 tends to mean that if Shift is pressed or released in the middle of
2949 a mouse drag, the mid-end will suddenly stop receiving, say,
2950 \cw{LEFT_DRAG} events and start receiving \cw{RIGHT_DRAG}s, with no
2951 intervening button release or press events. This too is something
2952 which the mid-end will sort out for you; the front end has no
2953 obligation to maintain sanity in this area.)
2954
2955 The front end \e{should}, however, always eventually send some kind
2956 of button release. On some platforms this requires special effort:
2957 Windows, for example, requires a call to the system API function
2958 \cw{SetCapture()} in order to ensure that your window receives a
2959 mouse-up event even if the pointer has left the window by the time
2960 the mouse button is released. On any platform that requires this
2961 sort of thing, the front end \e{is} responsible for doing it.
2962
2963 Calling this function is very likely to result in calls back to the
2964 front end's drawing API and/or \cw{activate_timer()}
2965 (\k{frontend-activate-timer}).
2966
2967 The return value from \cw{midend_process_key()} is non-zero, unless
2968 the effect of the keypress was to request termination of the
2969 program. A front end should shut down the puzzle in response to a
2970 zero return.
2971
2972 \H{midend-colours} \cw{midend_colours()}
2973
2974 \c float *midend_colours(midend *me, int *ncolours);
2975
2976 Returns an array of the colours required by the game, in exactly the
2977 same format as that returned by the back end function \cw{colours()}
2978 (\k{backend-colours}). Front ends should call this function rather
2979 than calling the back end's version directly, since the mid-end adds
2980 standard customisation facilities. (At the time of writing, those
2981 customisation facilities are implemented hackily by means of
2982 environment variables, but it's not impossible that they may become
2983 more full and formal in future.)
2984
2985 \H{midend-timer} \cw{midend_timer()}
2986
2987 \c void midend_timer(midend *me, float tplus);
2988
2989 If the mid-end has called \cw{activate_timer()}
2990 (\k{frontend-activate-timer}) to request regular callbacks for
2991 purposes of animation or timing, this is the function the front end
2992 should call on a regular basis. The argument \c{tplus} gives the
2993 time, in seconds, since the last time either this function was
2994 called or \cw{activate_timer()} was invoked.
2995
2996 One of the major purposes of timing in the mid-end is to perform
2997 move animation. Therefore, calling this function is very likely to
2998 result in calls back to the front end's drawing API.
2999
3000 \H{midend-get-presets} \cw{midend_get_presets()}
3001
3002 \c struct preset_menu *midend_get_presets(midend *me, int *id_limit);
3003
3004 Returns a data structure describing this game's collection of preset
3005 game parameters, organised into a hierarchical structure of menus and
3006 submenus.
3007
3008 The return value is a pointer to a data structure containing the
3009 following fields (among others, which are not intended for front end
3010 use):
3011
3012 \c struct preset_menu {
3013 \c     int n_entries;
3014 \c     struct preset_menu_entry *entries;
3015 \c     /* and other things */
3016 \e     iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
3017 \c };
3018
3019 Those fields describe the intended contents of one particular menu in
3020 the hierarchy. \cq{entries} points to an array of \cq{n_entries}
3021 items, each of which is a structure containing the following fields:
3022
3023 \c struct preset_menu_entry {
3024 \c     char *title;
3025 \c     game_params *params;
3026 \c     struct preset_menu *submenu;
3027 \c     int id;
3028 \c };
3029
3030 Of these fields, \cq{title} and \cq{id} are present in every entry,
3031 giving (respectively) the textual name of the menu item and an integer
3032 identifier for it. The integer id will correspond to the one returned
3033 by \c{midend_which_preset} (\k{midend-which-preset}), when that preset
3034 is the one selected.
3035
3036 The other two fields are mutually exclusive. Each \c{struct
3037 preset_menu_entry} will have one of those fields \cw{NULL} and the
3038 other one non-null. If the menu item is an actual preset, then
3039 \cq{params} will point to the set of game parameters that go with the
3040 name; if it's a submenu, then \cq{submenu} instead will be non-null,
3041 and will point at a subsidiary \c{struct preset_menu}.
3042
3043 The complete hierarchy of these structures is owned by the mid-end,
3044 and will be freed when the mid-end is freed. The front end should not
3045 attempt to free any of it.
3046
3047 The integer identifiers will be allocated densely from 0 upwards, so
3048 that it's reasonable for the front end to allocate an array which uses
3049 them as indices, if it needs to store information per preset menu
3050 item. For this purpose, the front end may pass the second parameter
3051 \cq{id_limit} to \cw{midend_get_presets} as the address of an \c{int}
3052 variable, into which \cw{midend_get_presets} will write an integer one
3053 larger than the largest id number actually used (i.e. the number of
3054 elements the front end would need in the array).
3055
3056 Submenu-type entries also have integer identifiers.
3057
3058 \H{midend-which-preset} \cw{midend_which_preset()}
3059
3060 \c int midend_which_preset(midend *me);
3061
3062 Returns the numeric index of the preset game parameter structure
3063 which matches the current game parameters, or a negative number if
3064 no preset matches. Front ends could use this to maintain a tick
3065 beside one of the items in the menu (or tick the \q{Custom} option
3066 if the return value is less than zero).
3067
3068 The returned index value (if non-negative) will match the \c{id} field
3069 of the corresponding \cw{struct preset_menu_entry} returned by
3070 \c{midend_get_presets()} (\k{midend-get-presets}).
3071
3072 \H{midend-wants-statusbar} \cw{midend_wants_statusbar()}
3073
3074 \c int midend_wants_statusbar(midend *me);
3075
3076 This function returns \cw{TRUE} if the puzzle has a use for a
3077 textual status line (to display score, completion status, currently
3078 active tiles, time, or anything else).
3079
3080 Front ends should call this function rather than talking directly to
3081 the back end.
3082
3083 \H{midend-get-config} \cw{midend_get_config()}
3084
3085 \c config_item *midend_get_config(midend *me, int which,
3086 \c                                char **wintitle);
3087
3088 Returns a dialog box description for user configuration.
3089
3090 On input, \cw{which} should be set to one of three values, which
3091 select which of the various dialog box descriptions is returned:
3092
3093 \dt \cw{CFG_SETTINGS}
3094
3095 \dd Requests the GUI parameter configuration box generated by the
3096 puzzle itself. This should be used when the user selects \q{Custom}
3097 from the game types menu (or equivalent). The mid-end passes this
3098 request on to the back end function \cw{configure()}
3099 (\k{backend-configure}).
3100
3101 \dt \cw{CFG_DESC}
3102
3103 \dd Requests a box suitable for entering a descriptive game ID (and
3104 viewing the existing one). The mid-end generates this dialog box
3105 description itself. This should be used when the user selects
3106 \q{Specific} from the game menu (or equivalent).
3107
3108 \dt \cw{CFG_SEED}
3109
3110 \dd Requests a box suitable for entering a random-seed game ID (and
3111 viewing the existing one). The mid-end generates this dialog box
3112 description itself. This should be used when the user selects
3113 \q{Random Seed} from the game menu (or equivalent).
3114
3115 The returned value is an array of \cw{config_item}s, exactly as
3116 described in \k{backend-configure}. Another returned value is an
3117 ASCII string giving a suitable title for the configuration window,
3118 in \c{*wintitle}.
3119
3120 Both returned values are dynamically allocated and will need to be
3121 freed. The window title can be freed in the obvious way; the
3122 \cw{config_item} array is a slightly complex structure, so a utility
3123 function \cw{free_cfg()} is provided to free it for you. See
3124 \k{utils-free-cfg}.
3125
3126 (Of course, you will probably not want to free the \cw{config_item}
3127 array until the dialog box is dismissed, because before then you
3128 will probably need to pass it to \cw{midend_set_config}.)
3129
3130 \H{midend-set-config} \cw{midend_set_config()}
3131
3132 \c char *midend_set_config(midend *me, int which,
3133 \c                         config_item *cfg);
3134
3135 Passes the mid-end the results of a configuration dialog box.
3136 \c{which} should have the same value which it had when
3137 \cw{midend_get_config()} was called; \c{cfg} should be the array of
3138 \c{config_item}s returned from \cw{midend_get_config()}, modified to
3139 contain the results of the user's editing operations.
3140
3141 This function returns \cw{NULL} on success, or otherwise (if the
3142 configuration data was in some way invalid) an ASCII string
3143 containing an error message suitable for showing to the user.
3144
3145 If the function succeeds, it is likely that the game parameters will
3146 have been changed and it is certain that a new game will be
3147 requested. The front end should therefore call
3148 \cw{midend_new_game()}, and probably also re-think the window size
3149 using \cw{midend_size()} and eventually perform a refresh using
3150 \cw{midend_redraw()}.
3151
3152 \H{midend-game-id} \cw{midend_game_id()}
3153
3154 \c char *midend_game_id(midend *me, char *id);
3155
3156 Passes the mid-end a string game ID (of any of the valid forms
3157 \cq{params}, \cq{params:description} or \cq{params#seed}) which the
3158 mid-end will process and use for the next generated game.
3159
3160 This function returns \cw{NULL} on success, or otherwise (if the
3161 configuration data was in some way invalid) an ASCII string
3162 containing an error message (not dynamically allocated) suitable for
3163 showing to the user. In the event of an error, the mid-end's
3164 internal state will be left exactly as it was before the call.
3165
3166 If the function succeeds, it is likely that the game parameters will
3167 have been changed and it is certain that a new game will be
3168 requested. The front end should therefore call
3169 \cw{midend_new_game()}, and probably also re-think the window size
3170 using \cw{midend_size()} and eventually case a refresh using
3171 \cw{midend_redraw()}.
3172
3173 \H{midend-get-game-id} \cw{midend_get_game_id()}
3174
3175 \c char *midend_get_game_id(midend *me)
3176
3177 Returns a descriptive game ID (i.e. one in the form
3178 \cq{params:description}) describing the game currently active in the
3179 mid-end. The returned string is dynamically allocated.
3180
3181 \H{midend-get-random-seed} \cw{midend_get_random_seed()}
3182
3183 \c char *midend_get_random_seed(midend *me)
3184
3185 Returns a random game ID (i.e. one in the form \cq{params#seedstring})
3186 describing the game currently active in the mid-end, if there is one.
3187 If the game was created by entering a description, no random seed will
3188 currently exist and this function will return \cw{NULL}.
3189
3190 The returned string, if it is non-\cw{NULL}, is dynamically allocated.
3191
3192 \H{midend-can-format-as-text-now} \cw{midend_can_format_as_text_now()}
3193
3194 \c int midend_can_format_as_text_now(midend *me);
3195
3196 Returns \cw{TRUE} if the game code is capable of formatting puzzles
3197 of the currently selected game type as ASCII.
3198
3199 If this returns \cw{FALSE}, then \cw{midend_text_format()}
3200 (\k{midend-text-format}) will return \cw{NULL}.
3201
3202 \H{midend-text-format} \cw{midend_text_format()}
3203
3204 \c char *midend_text_format(midend *me);
3205
3206 Formats the current game's current state as ASCII text suitable for
3207 copying to the clipboard. The returned string is dynamically
3208 allocated.
3209
3210 If the game's \c{can_format_as_text_ever} flag is \cw{FALSE}, or if
3211 its \cw{can_format_as_text_now()} function returns \cw{FALSE}, then
3212 this function will return \cw{NULL}.
3213
3214 If the returned string contains multiple lines (which is likely), it
3215 will use the normal C line ending convention (\cw{\\n} only). On
3216 platforms which use a different line ending convention for data in
3217 the clipboard, it is the front end's responsibility to perform the
3218 conversion.
3219
3220 \H{midend-solve} \cw{midend_solve()}
3221
3222 \c char *midend_solve(midend *me);
3223
3224 Requests the mid-end to perform a Solve operation.
3225
3226 On success, \cw{NULL} is returned. On failure, an error message (not
3227 dynamically allocated) is returned, suitable for showing to the
3228 user.
3229
3230 The front end can expect its drawing API and/or
3231 \cw{activate_timer()} to be called from within a call to this
3232 function.  Some back ends require that \cw{midend_size()}
3233 (\k{midend-size}) is called before \cw{midend_solve()}.
3234
3235 \H{midend-status} \cw{midend_status()}
3236
3237 \c int midend_status(midend *me);
3238
3239 This function returns +1 if the midend is currently displaying a game
3240 in a solved state, -1 if the game is in a permanently lost state, or 0
3241 otherwise. This function just calls the back end's \cw{status()}
3242 function. Front ends may wish to use this as a cue to proactively
3243 offer the option of starting a new game.
3244
3245 (See \k{backend-status} for more detail about the back end's
3246 \cw{status()} function and discussion of what should count as which
3247 status code.)
3248
3249 \H{midend-can-undo} \cw{midend_can_undo()}
3250
3251 \c int midend_can_undo(midend *me);
3252
3253 Returns \cw{TRUE} if the midend is currently in a state where the undo
3254 operation is meaningful (i.e. at least one position exists on the undo
3255 chain before the present one). Front ends may wish to use this to
3256 visually activate and deactivate an undo button.
3257
3258 \H{midend-can-redo} \cw{midend_can_redo()}
3259
3260 \c int midend_can_redo(midend *me);
3261
3262 Returns \cw{TRUE} if the midend is currently in a state where the redo
3263 operation is meaningful (i.e. at least one position exists on the redo
3264 chain after the present one). Front ends may wish to use this to
3265 visually activate and deactivate a redo button.
3266
3267 \H{midend-serialise} \cw{midend_serialise()}
3268
3269 \c void midend_serialise(midend *me,
3270 \c                       void (*write)(void *ctx, void *buf, int len),
3271 \c                       void *wctx);
3272
3273 Calling this function causes the mid-end to convert its entire
3274 internal state into a long ASCII text string, and to pass that
3275 string (piece by piece) to the supplied \c{write} function.
3276
3277 Desktop implementations can use this function to save a game in any
3278 state (including half-finished) to a disk file, by supplying a
3279 \c{write} function which is a wrapper on \cw{fwrite()} (or local
3280 equivalent). Other implementations may find other uses for it, such
3281 as compressing the large and sprawling mid-end state into a
3282 manageable amount of memory when a palmtop application is suspended
3283 so that another one can run; in this case \cw{write} might want to
3284 write to a memory buffer rather than a file. There may be other uses
3285 for it as well.
3286
3287 This function will call back to the supplied \c{write} function a
3288 number of times, with the first parameter (\c{ctx}) equal to
3289 \c{wctx}, and the other two parameters pointing at a piece of the
3290 output string.
3291
3292 \H{midend-deserialise} \cw{midend_deserialise()}
3293
3294 \c char *midend_deserialise(midend *me,
3295 \c                          int (*read)(void *ctx, void *buf, int len),
3296 \c                          void *rctx);
3297
3298 This function is the counterpart to \cw{midend_serialise()}. It
3299 calls the supplied \cw{read} function repeatedly to read a quantity
3300 of data, and attempts to interpret that data as a serialised mid-end
3301 as output by \cw{midend_serialise()}.
3302
3303 The \cw{read} function is called with the first parameter (\c{ctx})
3304 equal to \c{rctx}, and should attempt to read \c{len} bytes of data
3305 into the buffer pointed to by \c{buf}. It should return \cw{FALSE}
3306 on failure or \cw{TRUE} on success. It should not report success
3307 unless it has filled the entire buffer; on platforms which might be
3308 reading from a pipe or other blocking data source, \c{read} is
3309 responsible for looping until the whole buffer has been filled.
3310
3311 If the de-serialisation operation is successful, the mid-end's
3312 internal data structures will be replaced by the results of the
3313 load, and \cw{NULL} will be returned. Otherwise, the mid-end's state
3314 will be completely unchanged and an error message (typically some
3315 variation on \q{save file is corrupt}) will be returned. As usual,
3316 the error message string is not dynamically allocated.
3317
3318 If this function succeeds, it is likely that the game parameters
3319 will have been changed. The front end should therefore probably
3320 re-think the window size using \cw{midend_size()}, and probably
3321 cause a refresh using \cw{midend_redraw()}.
3322
3323 Because each mid-end is tied to a specific game back end, this
3324 function will fail if you attempt to read in a save file generated by
3325 a different game from the one configured in this mid-end, even if your
3326 application is a monolithic one containing all the puzzles. See
3327 \k{identify-game} for a helper function which will allow you to
3328 identify a save file before you instantiate your mid-end in the first
3329 place.
3330
3331 \H{identify-game} \cw{identify_game()}
3332
3333 \c char *identify_game(char **name,
3334 \c                     int (*read)(void *ctx, void *buf, int len),
3335 \c                     void *rctx);
3336
3337 This function examines a serialised midend stream, of the same kind
3338 used by \cw{midend_serialise()} and \cw{midend_deserialise()}, and
3339 returns the \cw{name} field of the game back end from which it was
3340 saved.
3341
3342 You might want this if your front end was a monolithic one containing
3343 all the puzzles, and you wanted to be able to load an arbitrary save
3344 file and automatically switch to the right game. Probably your next
3345 step would be to iterate through \cw{gamelist} (\k{frontend-backend})
3346 looking for a game structure whose \cw{name} field matched the
3347 returned string, and give an error if you didn't find one.
3348
3349 On success, the return value of this function is \cw{NULL}, and the
3350 game name string is written into \cw{*name}. The caller should free
3351 that string after using it.
3352
3353 On failure, \cw{*name} is \cw{NULL}, and the return value is an error
3354 message (which does not need freeing at all).
3355
3356 (This isn't strictly speaking a midend function, since it doesn't
3357 accept or return a pointer to a midend. You'd probably call it just
3358 \e{before} deciding what kind of midend you wanted to instantiate.)
3359
3360 \H{midend-request-id-changes} \cw{midend_request_id_changes()}
3361
3362 \c void midend_request_id_changes(midend *me,
3363 \c                                void (*notify)(void *), void *ctx);
3364
3365 This function is called by the front end to request notification by
3366 the mid-end when the current game IDs (either descriptive or
3367 random-seed) change. This can occur as a result of keypresses ('n' for
3368 New Game, for example) or when a puzzle supersedes its game
3369 description (see \k{backend-supersede}). After this function is
3370 called, any change of the game ids will cause the mid-end to call
3371 \cw{notify(ctx)} after the change.
3372
3373 This is for use by puzzles which want to present the game description
3374 to the user constantly (e.g. as an HTML hyperlink) instead of only
3375 showing it when the user explicitly requests it.
3376
3377 This is a function I anticipate few front ends needing to implement,
3378 so I make it a callback rather than a static function in order to
3379 relieve most front ends of the need to provide an empty
3380 implementation.
3381
3382 \H{frontend-backend} Direct reference to the back end structure by
3383 the front end
3384
3385 Although \e{most} things the front end needs done should be done by
3386 calling the mid-end, there are a few situations in which the front
3387 end needs to refer directly to the game back end structure.
3388
3389 The most obvious of these is
3390
3391 \b passing the game back end as a parameter to \cw{midend_new()}.
3392
3393 There are a few other back end features which are not wrapped by the
3394 mid-end because there didn't seem much point in doing so:
3395
3396 \b fetching the \c{name} field to use in window titles and similar
3397
3398 \b reading the \c{can_configure}, \c{can_solve} and
3399 \c{can_format_as_text_ever} fields to decide whether to add those
3400 items to the menu bar or equivalent
3401
3402 \b reading the \c{winhelp_topic} field (Windows only)
3403
3404 \b the GTK front end provides a \cq{--generate} command-line option
3405 which directly calls the back end to do most of its work. This is
3406 not really part of the main front end code, though, and I'm not sure
3407 it counts.
3408
3409 In order to find the game back end structure, the front end does one
3410 of two things:
3411
3412 \b If the particular front end is compiling a separate binary per
3413 game, then the back end structure is a global variable with the
3414 standard name \cq{thegame}:
3415
3416 \lcont{
3417
3418 \c extern const game thegame;
3419
3420 }
3421
3422 \b If the front end is compiled as a monolithic application
3423 containing all the puzzles together (in which case the preprocessor
3424 symbol \cw{COMBINED} must be defined when compiling most of the code
3425 base), then there will be two global variables defined:
3426
3427 \lcont{
3428
3429 \c extern const game *gamelist[];
3430 \c extern const int gamecount;
3431
3432 \c{gamelist} will be an array of \c{gamecount} game structures,
3433 declared in the automatically constructed source module \c{list.c}.
3434 The application should search that array for the game it wants,
3435 probably by reaching into each game structure and looking at its
3436 \c{name} field.
3437
3438 }
3439
3440 \H{frontend-api} Mid-end to front-end calls
3441
3442 This section describes the small number of functions which a front
3443 end must provide to be called by the mid-end or other standard
3444 utility modules.
3445
3446 \H{frontend-get-random-seed} \cw{get_random_seed()}
3447
3448 \c void get_random_seed(void **randseed, int *randseedsize);
3449
3450 This function is called by a new mid-end, and also occasionally by
3451 game back ends. Its job is to return a piece of data suitable for
3452 using as a seed for initialisation of a new \c{random_state}.
3453
3454 On exit, \c{*randseed} should be set to point at a newly allocated
3455 piece of memory containing some seed data, and \c{*randseedsize}
3456 should be set to the length of that data.
3457
3458 A simple and entirely adequate implementation is to return a piece
3459 of data containing the current system time at the highest
3460 conveniently available resolution.
3461
3462 \H{frontend-activate-timer} \cw{activate_timer()}
3463
3464 \c void activate_timer(frontend *fe);
3465
3466 This is called by the mid-end to request that the front end begin
3467 calling it back at regular intervals.
3468
3469 The timeout interval is left up to the front end; the finer it is,
3470 the smoother move animations will be, but the more CPU time will be
3471 used. Current front ends use values around 20ms (i.e. 50Hz).
3472
3473 After this function is called, the mid-end will expect to receive
3474 calls to \cw{midend_timer()} on a regular basis.
3475
3476 \H{frontend-deactivate-timer} \cw{deactivate_timer()}
3477
3478 \c void deactivate_timer(frontend *fe);
3479
3480 This is called by the mid-end to request that the front end stop
3481 calling \cw{midend_timer()}.
3482
3483 \H{frontend-fatal} \cw{fatal()}
3484
3485 \c void fatal(char *fmt, ...);
3486
3487 This is called by some utility functions if they encounter a
3488 genuinely fatal error such as running out of memory. It is a
3489 variadic function in the style of \cw{printf()}, and is expected to
3490 show the formatted error message to the user any way it can and then
3491 terminate the application. It must not return.
3492
3493 \H{frontend-default-colour} \cw{frontend_default_colour()}
3494
3495 \c void frontend_default_colour(frontend *fe, float *output);
3496
3497 This function expects to be passed a pointer to an array of three
3498 \cw{float}s. It returns the platform's local preferred background
3499 colour in those three floats, as red, green and blue values (in that
3500 order) ranging from \cw{0.0} to \cw{1.0}.
3501
3502 This function should only ever be called by the back end function
3503 \cw{colours()} (\k{backend-colours}). (Thus, it isn't a
3504 \e{midend}-to-frontend function as such, but there didn't seem to be
3505 anywhere else particularly good to put it. Sorry.)
3506
3507 \C{utils} Utility APIs
3508
3509 This chapter documents a variety of utility APIs provided for the
3510 general use of the rest of the Puzzles code.
3511
3512 \H{utils-random} Random number generation
3513
3514 Platforms' local random number generators vary widely in quality and
3515 seed size. Puzzles therefore supplies its own high-quality random
3516 number generator, with the additional advantage of giving the same
3517 results if fed the same seed data on different platforms. This
3518 allows game random seeds to be exchanged between different ports of
3519 Puzzles and still generate the same games.
3520
3521 Unlike the ANSI C \cw{rand()} function, the Puzzles random number
3522 generator has an \e{explicit} state object called a
3523 \c{random_state}. One of these is managed by each mid-end, for
3524 example, and passed to the back end to generate a game with.
3525
3526 \S{utils-random-init} \cw{random_new()}
3527
3528 \c random_state *random_new(char *seed, int len);
3529
3530 Allocates, initialises and returns a new \c{random_state}. The input
3531 data is used as the seed for the random number stream (i.e. using
3532 the same seed at a later time will generate the same stream).
3533
3534 The seed data can be any data at all; there is no requirement to use
3535 printable ASCII, or NUL-terminated strings, or anything like that.
3536
3537 \S{utils-random-copy} \cw{random_copy()}
3538
3539 \c random_state *random_copy(random_state *tocopy);
3540
3541 Allocates a new \c{random_state}, copies the contents of another
3542 \c{random_state} into it, and returns the new state.  If exactly the
3543 same sequence of functions is subseqently called on both the copy and
3544 the original, the results will be identical.  This may be useful for
3545 speculatively performing some operation using a given random state,
3546 and later replaying that operation precisely.
3547
3548 \S{utils-random-free} \cw{random_free()}
3549
3550 \c void random_free(random_state *state);
3551
3552 Frees a \c{random_state}.
3553
3554 \S{utils-random-bits} \cw{random_bits()}
3555
3556 \c unsigned long random_bits(random_state *state, int bits);
3557
3558 Returns a random number from 0 to \cw{2^bits-1} inclusive. \c{bits}
3559 should be between 1 and 32 inclusive.
3560
3561 \S{utils-random-upto} \cw{random_upto()}
3562
3563 \c unsigned long random_upto(random_state *state, unsigned long limit);
3564
3565 Returns a random number from 0 to \cw{limit-1} inclusive.
3566
3567 \S{utils-random-state-encode} \cw{random_state_encode()}
3568
3569 \c char *random_state_encode(random_state *state);
3570
3571 Encodes the entire contents of a \c{random_state} in printable
3572 ASCII. Returns a dynamically allocated string containing that
3573 encoding. This can subsequently be passed to
3574 \cw{random_state_decode()} to reconstruct the same \c{random_state}.
3575
3576 \S{utils-random-state-decode} \cw{random_state_decode()}
3577
3578 \c random_state *random_state_decode(char *input);
3579
3580 Decodes a string generated by \cw{random_state_encode()} and
3581 reconstructs an equivalent \c{random_state} to the one encoded, i.e.
3582 it should produce the same stream of random numbers.
3583
3584 This function has no error reporting; if you pass it an invalid
3585 string it will simply generate an arbitrary random state, which may
3586 turn out to be noticeably non-random.
3587
3588 \S{utils-shuffle} \cw{shuffle()}
3589
3590 \c void shuffle(void *array, int nelts, int eltsize, random_state *rs);
3591
3592 Shuffles an array into a random order. The interface is much like
3593 ANSI C \cw{qsort()}, except that there's no need for a compare
3594 function.
3595
3596 \c{array} is a pointer to the first element of the array. \c{nelts}
3597 is the number of elements in the array; \c{eltsize} is the size of a
3598 single element (typically measured using \c{sizeof}). \c{rs} is a
3599 \c{random_state} used to generate all the random numbers for the
3600 shuffling process.
3601
3602 \H{utils-presets} Presets menu management
3603
3604 The function \c{midend_get_presets()} (\k{midend-get-presets}) returns
3605 a data structure describing a menu hierarchy. Back ends can also
3606 choose to provide such a structure to the mid-end, if they want to
3607 group their presets hierarchically. To make this easy, there are a few
3608 utility functions to construct preset menu structures, and also one
3609 intended for front-end use.
3610
3611 \S{utils-preset-menu-new} \cw{preset_menu_new()}
3612
3613 \c struct preset_menu *preset_menu_new(void);
3614
3615 Allocates a new \c{struct preset_menu}, and initialises it to hold no
3616 menu items.
3617
3618 \S{utils-preset-menu-add_submenu} \cw{preset_menu_add_submenu()}
3619
3620 \c struct preset_menu *preset_menu_add_submenu
3621 \c     (struct preset_menu *parent, char *title);
3622
3623 Adds a new submenu to the end of an existing preset menu, and returns
3624 a pointer to a newly allocated \c{struct preset_menu} describing the
3625 submenu.
3626
3627 The string parameter \cq{title} must be dynamically allocated by the
3628 caller. The preset-menu structure will take ownership of it, so the
3629 caller must not free it.
3630
3631 \S{utils-preset-menu-add-preset} \cw{preset_menu_add_preset()}
3632
3633 \c void preset_menu_add_preset
3634 \c     (struct preset_menu *menu, char *title, game_params *params);
3635
3636 Adds a preset game configuration to the end of a preset menu.
3637
3638 Both the string parameter \cq{title} and the game parameter structure
3639 \cq{params} itself must be dynamically allocated by the caller. The
3640 preset-menu structure will take ownership of it, so the caller must
3641 not free it.
3642
3643 \S{utils-preset-menu-lookup-by-id} \cw{preset_menu_lookup_by_id()}
3644
3645 \c game_params *preset_menu_lookup_by_id
3646 \c     (struct preset_menu *menu, int id);
3647
3648 Given a numeric index, searches recursively through a preset menu
3649 hierarchy to find the corresponding menu entry, and returns a pointer
3650 to its existing \c{game_params} structure.
3651
3652 This function is intended for front end use (but front ends need not
3653 use it if they prefer to do things another way). If a front end finds
3654 it inconvenient to store anything more than a numeric index alongside
3655 each menu item, then this function provides an easy way for the front
3656 end to get back the actual game parameters corresponding to a menu
3657 item that the user has selected.
3658
3659 \H{utils-alloc} Memory allocation
3660
3661 Puzzles has some central wrappers on the standard memory allocation
3662 functions, which provide compile-time type checking, and run-time
3663 error checking by means of quitting the application if it runs out
3664 of memory. This doesn't provide the best possible recovery from
3665 memory shortage, but on the other hand it greatly simplifies the
3666 rest of the code, because nothing else anywhere needs to worry about
3667 \cw{NULL} returns from allocation.
3668
3669 \S{utils-snew} \cw{snew()}
3670
3671 \c var = snew(type);
3672 \e iii        iiii
3673
3674 This macro takes a single argument which is a \e{type name}. It
3675 allocates space for one object of that type. If allocation fails it
3676 will call \cw{fatal()} and not return; so if it does return, you can
3677 be confident that its return value is non-\cw{NULL}.
3678
3679 The return value is cast to the specified type, so that the compiler
3680 will type-check it against the variable you assign it into. Thus,
3681 this ensures you don't accidentally allocate memory the size of the
3682 wrong type and assign it into a variable of the right one (or vice
3683 versa!).
3684
3685 \S{utils-snewn} \cw{snewn()}
3686
3687 \c var = snewn(n, type);
3688 \e iii         i  iiii
3689
3690 This macro is the array form of \cw{snew()}. It takes two arguments;
3691 the first is a number, and the second is a type name. It allocates
3692 space for that many objects of that type, and returns a type-checked
3693 non-\cw{NULL} pointer just as \cw{snew()} does.
3694
3695 \S{utils-sresize} \cw{sresize()}
3696
3697 \c var = sresize(var, n, type);
3698 \e iii           iii  i  iiii
3699
3700 This macro is a type-checked form of \cw{realloc()}. It takes three
3701 arguments: an input memory block, a new size in elements, and a
3702 type. It re-sizes the input memory block to a size sufficient to
3703 contain that many elements of that type. It returns a type-checked
3704 non-\cw{NULL} pointer, like \cw{snew()} and \cw{snewn()}.
3705
3706 The input memory block can be \cw{NULL}, in which case this function
3707 will behave exactly like \cw{snewn()}. (In principle any
3708 ANSI-compliant \cw{realloc()} implementation ought to cope with
3709 this, but I've never quite trusted it to work everywhere.)
3710
3711 \S{utils-sfree} \cw{sfree()}
3712
3713 \c void sfree(void *p);
3714
3715 This function is pretty much equivalent to \cw{free()}. It is
3716 provided with a dynamically allocated block, and frees it.
3717
3718 The input memory block can be \cw{NULL}, in which case this function
3719 will do nothing. (In principle any ANSI-compliant \cw{free()}
3720 implementation ought to cope with this, but I've never quite trusted
3721 it to work everywhere.)
3722
3723 \S{utils-dupstr} \cw{dupstr()}
3724
3725 \c char *dupstr(const char *s);
3726
3727 This function dynamically allocates a duplicate of a C string. Like
3728 the \cw{snew()} functions, it guarantees to return non-\cw{NULL} or
3729 not return at all.
3730
3731 (Many platforms provide the function \cw{strdup()}. As well as
3732 guaranteeing never to return \cw{NULL}, my version has the advantage
3733 of being defined \e{everywhere}, rather than inconveniently not
3734 quite everywhere.)
3735
3736 \S{utils-free-cfg} \cw{free_cfg()}
3737
3738 \c void free_cfg(config_item *cfg);
3739
3740 This function correctly frees an array of \c{config_item}s,
3741 including walking the array until it gets to the end and freeing
3742 precisely those \c{sval} fields which are expected to be dynamically
3743 allocated.
3744
3745 (See \k{backend-configure} for details of the \c{config_item}
3746 structure.)
3747
3748 \H{utils-tree234} Sorted and counted tree functions
3749
3750 Many games require complex algorithms for generating random puzzles,
3751 and some require moderately complex algorithms even during play. A
3752 common requirement during these algorithms is for a means of
3753 maintaining sorted or unsorted lists of items, such that items can
3754 be removed and added conveniently.
3755
3756 For general use, Puzzles provides the following set of functions
3757 which maintain 2-3-4 trees in memory. (A 2-3-4 tree is a balanced
3758 tree structure, with the property that all lookups, insertions,
3759 deletions, splits and joins can be done in \cw{O(log N)} time.)
3760
3761 All these functions expect you to be storing a tree of \c{void *}
3762 pointers. You can put anything you like in those pointers.
3763
3764 By the use of per-node element counts, these tree structures have
3765 the slightly unusual ability to look elements up by their numeric
3766 index within the list represented by the tree. This means that they
3767 can be used to store an unsorted list (in which case, every time you
3768 insert a new element, you must explicitly specify the position where
3769 you wish to insert it). They can also do numeric lookups in a sorted
3770 tree, which might be useful for (for example) tracking the median of
3771 a changing data set.
3772
3773 As well as storing sorted lists, these functions can be used for
3774 storing \q{maps} (associative arrays), by defining each element of a
3775 tree to be a (key, value) pair.
3776
3777 \S{utils-newtree234} \cw{newtree234()}
3778
3779 \c tree234 *newtree234(cmpfn234 cmp);
3780
3781 Creates a new empty tree, and returns a pointer to it.
3782
3783 The parameter \c{cmp} determines the sorting criterion on the tree.
3784 Its prototype is
3785
3786 \c typedef int (*cmpfn234)(void *, void *);
3787
3788 If you want a sorted tree, you should provide a function matching
3789 this prototype, which returns like \cw{strcmp()} does (negative if
3790 the first argument is smaller than the second, positive if it is
3791 bigger, zero if they compare equal). In this case, the function
3792 \cw{addpos234()} will not be usable on your tree (because all
3793 insertions must respect the sorting order).
3794
3795 If you want an unsorted tree, pass \cw{NULL}. In this case you will
3796 not be able to use either \cw{add234()} or \cw{del234()}, or any
3797 other function such as \cw{find234()} which depends on a sorting
3798 order. Your tree will become something more like an array, except
3799 that it will efficiently support insertion and deletion as well as
3800 lookups by numeric index.
3801
3802 \S{utils-freetree234} \cw{freetree234()}
3803
3804 \c void freetree234(tree234 *t);
3805
3806 Frees a tree. This function will not free the \e{elements} of the
3807 tree (because they might not be dynamically allocated, or you might
3808 be storing the same set of elements in more than one tree); it will
3809 just free the tree structure itself. If you want to free all the
3810 elements of a tree, you should empty it before passing it to
3811 \cw{freetree234()}, by means of code along the lines of
3812
3813 \c while ((element = delpos234(tree, 0)) != NULL)
3814 \c     sfree(element); /* or some more complicated free function */
3815 \e                     iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
3816
3817 \S{utils-add234} \cw{add234()}
3818
3819 \c void *add234(tree234 *t, void *e);
3820
3821 Inserts a new element \c{e} into the tree \c{t}. This function
3822 expects the tree to be sorted; the new element is inserted according
3823 to the sort order.
3824
3825 If an element comparing equal to \c{e} is already in the tree, then
3826 the insertion will fail, and the return value will be the existing
3827 element. Otherwise, the insertion succeeds, and \c{e} is returned.
3828
3829 \S{utils-addpos234} \cw{addpos234()}
3830
3831 \c void *addpos234(tree234 *t, void *e, int index);
3832
3833 Inserts a new element into an unsorted tree. Since there is no
3834 sorting order to dictate where the new element goes, you must
3835 specify where you want it to go. Setting \c{index} to zero puts the
3836 new element right at the start of the list; setting \c{index} to the
3837 current number of elements in the tree puts the new element at the
3838 end.
3839
3840 Return value is \c{e}, in line with \cw{add234()} (although this
3841 function cannot fail except by running out of memory, in which case
3842 it will bomb out and die rather than returning an error indication).
3843
3844 \S{utils-index234} \cw{index234()}
3845
3846 \c void *index234(tree234 *t, int index);
3847
3848 Returns a pointer to the \c{index}th element of the tree, or
3849 \cw{NULL} if \c{index} is out of range. Elements of the tree are
3850 numbered from zero.
3851
3852 \S{utils-find234} \cw{find234()}
3853
3854 \c void *find234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp);
3855
3856 Searches for an element comparing equal to \c{e} in a sorted tree.
3857
3858 If \c{cmp} is \cw{NULL}, the tree's ordinary comparison function
3859 will be used to perform the search. However, sometimes you don't
3860 want that; suppose, for example, each of your elements is a big
3861 structure containing a \c{char *} name field, and you want to find
3862 the element with a given name. You \e{could} achieve this by
3863 constructing a fake element structure, setting its name field
3864 appropriately, and passing it to \cw{find234()}, but you might find
3865 it more convenient to pass \e{just} a name string to \cw{find234()},
3866 supplying an alternative comparison function which expects one of
3867 its arguments to be a bare name and the other to be a large
3868 structure containing a name field.
3869
3870 Therefore, if \c{cmp} is not \cw{NULL}, then it will be used to
3871 compare \c{e} to elements of the tree. The first argument passed to
3872 \c{cmp} will always be \c{e}; the second will be an element of the
3873 tree.
3874
3875 (See \k{utils-newtree234} for the definition of the \c{cmpfn234}
3876 function pointer type.)
3877
3878 The returned value is the element found, or \cw{NULL} if the search
3879 is unsuccessful.
3880
3881 \S{utils-findrel234} \cw{findrel234()}
3882
3883 \c void *findrel234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation);
3884
3885 This function is like \cw{find234()}, but has the additional ability
3886 to do a \e{relative} search. The additional parameter \c{relation}
3887 can be one of the following values:
3888
3889 \dt \cw{REL234_EQ}
3890
3891 \dd Find only an element that compares equal to \c{e}. This is
3892 exactly the behaviour of \cw{find234()}.
3893
3894 \dt \cw{REL234_LT}
3895
3896 \dd Find the greatest element that compares strictly less than
3897 \c{e}. \c{e} may be \cw{NULL}, in which case it finds the greatest
3898 element in the whole tree (which could also be done by
3899 \cw{index234(t, count234(t)-1)}).
3900
3901 \dt \cw{REL234_LE}
3902
3903 \dd Find the greatest element that compares less than or equal to
3904 \c{e}. (That is, find an element that compares equal to \c{e} if
3905 possible, but failing that settle for something just less than it.)
3906
3907 \dt \cw{REL234_GT}
3908
3909 \dd Find the smallest element that compares strictly greater than
3910 \c{e}. \c{e} may be \cw{NULL}, in which case it finds the smallest
3911 element in the whole tree (which could also be done by
3912 \cw{index234(t, 0)}).
3913
3914 \dt \cw{REL234_GE}
3915
3916 \dd Find the smallest element that compares greater than or equal to
3917 \c{e}. (That is, find an element that compares equal to \c{e} if
3918 possible, but failing that settle for something just bigger than
3919 it.)
3920
3921 Return value, as before, is the element found or \cw{NULL} if no
3922 element satisfied the search criterion.
3923
3924 \S{utils-findpos234} \cw{findpos234()}
3925
3926 \c void *findpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int *index);
3927
3928 This function is like \cw{find234()}, but has the additional feature
3929 of returning the index of the element found in the tree; that index
3930 is written to \c{*index} in the event of a successful search (a
3931 non-\cw{NULL} return value).
3932
3933 \c{index} may be \cw{NULL}, in which case this function behaves
3934 exactly like \cw{find234()}.
3935
3936 \S{utils-findrelpos234} \cw{findrelpos234()}
3937
3938 \c void *findrelpos234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int relation,
3939 \c                     int *index);
3940
3941 This function combines all the features of \cw{findrel234()} and
3942 \cw{findpos234()}.
3943
3944 \S{utils-del234} \cw{del234()}
3945
3946 \c void *del234(tree234 *t, void *e);
3947
3948 Finds an element comparing equal to \c{e} in the tree, deletes it,
3949 and returns it.
3950
3951 The input tree must be sorted.
3952
3953 The element found might be \c{e} itself, or might merely compare
3954 equal to it.
3955
3956 Return value is \cw{NULL} if no such element is found.
3957
3958 \S{utils-delpos234} \cw{delpos234()}
3959
3960 \c void *delpos234(tree234 *t, int index);
3961
3962 Deletes the element at position \c{index} in the tree, and returns
3963 it.
3964
3965 Return value is \cw{NULL} if the index is out of range.
3966
3967 \S{utils-count234} \cw{count234()}
3968
3969 \c int count234(tree234 *t);
3970
3971 Returns the number of elements currently in the tree.
3972
3973 \S{utils-splitpos234} \cw{splitpos234()}
3974
3975 \c tree234 *splitpos234(tree234 *t, int index, int before);
3976
3977 Splits the input tree into two pieces at a given position, and
3978 creates a new tree containing all the elements on one side of that
3979 position.
3980
3981 If \c{before} is \cw{TRUE}, then all the items at or after position
3982 \c{index} are left in the input tree, and the items before that
3983 point are returned in the new tree. Otherwise, the reverse happens:
3984 all the items at or after \c{index} are moved into the new tree, and
3985 those before that point are left in the old one.
3986
3987 If \c{index} is equal to 0 or to the number of elements in the input
3988 tree, then one of the two trees will end up empty (and this is not
3989 an error condition). If \c{index} is further out of range in either
3990 direction, the operation will fail completely and return \cw{NULL}.
3991
3992 This operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how large
3993 the tree or how balanced or unbalanced the split.
3994
3995 \S{utils-split234} \cw{split234()}
3996
3997 \c tree234 *split234(tree234 *t, void *e, cmpfn234 cmp, int rel);
3998
3999 Splits a sorted tree according to its sort order.
4000
4001 \c{rel} can be any of the relation constants described in
4002 \k{utils-findrel234}, \e{except} for \cw{REL234_EQ}. All the
4003 elements having that relation to \c{e} will be transferred into the
4004 new tree; the rest will be left in the old one.
4005
4006 The parameter \c{cmp} has the same semantics as it does in
4007 \cw{find234()}: if it is not \cw{NULL}, it will be used in place of
4008 the tree's own comparison function when comparing elements to \c{e},
4009 in such a way that \c{e} itself is always the first of its two
4010 operands.
4011
4012 Again, this operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how
4013 large the tree or how balanced or unbalanced the split.
4014
4015 \S{utils-join234} \cw{join234()}
4016
4017 \c tree234 *join234(tree234 *t1, tree234 *t2);
4018
4019 Joins two trees together by concatenating the lists they represent.
4020 All the elements of \c{t2} are moved into \c{t1}, in such a way that
4021 they appear \e{after} the elements of \c{t1}. The tree \c{t2} is
4022 freed; the return value is \c{t1}.
4023
4024 If you apply this function to a sorted tree and it violates the sort
4025 order (i.e. the smallest element in \c{t2} is smaller than or equal
4026 to the largest element in \c{t1}), the operation will fail and
4027 return \cw{NULL}.
4028
4029 This operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how large
4030 the trees being joined together.
4031
4032 \S{utils-join234r} \cw{join234r()}
4033
4034 \c tree234 *join234r(tree234 *t1, tree234 *t2);
4035
4036 Joins two trees together in exactly the same way as \cw{join234()},
4037 but this time the combined tree is returned in \c{t2}, and \c{t1} is
4038 destroyed. The elements in \c{t1} still appear before those in
4039 \c{t2}.
4040
4041 Again, this operation completes in \cw{O(log N)} time, no matter how
4042 large the trees being joined together.
4043
4044 \S{utils-copytree234} \cw{copytree234()}
4045
4046 \c tree234 *copytree234(tree234 *t, copyfn234 copyfn,
4047 \c                      void *copyfnstate);
4048
4049 Makes a copy of an entire tree.
4050
4051 If \c{copyfn} is \cw{NULL}, the tree will be copied but the elements
4052 will not be; i.e. the new tree will contain pointers to exactly the
4053 same physical elements as the old one.
4054
4055 If you want to copy each actual element during the operation, you
4056 can instead pass a function in \c{copyfn} which makes a copy of each
4057 element. That function has the prototype
4058
4059 \c typedef void *(*copyfn234)(void *state, void *element);
4060
4061 and every time it is called, the \c{state} parameter will be set to
4062 the value you passed in as \c{copyfnstate}.
4063
4064 \H{utils-misc} Miscellaneous utility functions and macros
4065
4066 This section contains all the utility functions which didn't
4067 sensibly fit anywhere else.
4068
4069 \S{utils-truefalse} \cw{TRUE} and \cw{FALSE}
4070
4071 The main Puzzles header file defines the macros \cw{TRUE} and
4072 \cw{FALSE}, which are used throughout the code in place of 1 and 0
4073 (respectively) to indicate that the values are in a boolean context.
4074 For code base consistency, I'd prefer it if submissions of new code
4075 followed this convention as well.
4076
4077 \S{utils-maxmin} \cw{max()} and \cw{min()}
4078
4079 The main Puzzles header file defines the pretty standard macros
4080 \cw{max()} and \cw{min()}, each of which is given two arguments and
4081 returns the one which compares greater or less respectively.
4082
4083 These macros may evaluate their arguments multiple times. Avoid side
4084 effects.
4085
4086 \S{utils-pi} \cw{PI}
4087
4088 The main Puzzles header file defines a macro \cw{PI} which expands
4089 to a floating-point constant representing pi.
4090
4091 (I've never understood why ANSI's \cw{<math.h>} doesn't define this.
4092 It'd be so useful!)
4093
4094 \S{utils-obfuscate-bitmap} \cw{obfuscate_bitmap()}
4095
4096 \c void obfuscate_bitmap(unsigned char *bmp, int bits, int decode);
4097
4098 This function obscures the contents of a piece of data, by
4099 cryptographic methods. It is useful for games of hidden information
4100 (such as Mines, Guess or Black Box), in which the game ID
4101 theoretically reveals all the information the player is supposed to
4102 be trying to guess. So in order that players should be able to send
4103 game IDs to one another without accidentally spoiling the resulting
4104 game by looking at them, these games obfuscate their game IDs using
4105 this function.
4106
4107 Although the obfuscation function is cryptographic, it cannot
4108 properly be called encryption because it has no key. Therefore,
4109 anybody motivated enough can re-implement it, or hack it out of the
4110 Puzzles source, and strip the obfuscation off one of these game IDs
4111 to see what lies beneath. (Indeed, they could usually do it much
4112 more easily than that, by entering the game ID into their own copy
4113 of the puzzle and hitting Solve.) The aim is not to protect against
4114 a determined attacker; the aim is simply to protect people who
4115 wanted to play the game honestly from \e{accidentally} spoiling
4116 their own fun.
4117
4118 The input argument \c{bmp} points at a piece of memory to be
4119 obfuscated. \c{bits} gives the length of the data. Note that that
4120 length is in \e{bits} rather than bytes: if you ask for obfuscation
4121 of a partial number of bytes, then you will get it. Bytes are
4122 considered to be used from the top down: thus, for example, setting
4123 \c{bits} to 10 will cover the whole of \cw{bmp[0]} and the \e{top
4124 two} bits of \cw{bmp[1]}. The remainder of a partially used byte is
4125 undefined (i.e. it may be corrupted by the function).
4126
4127 The parameter \c{decode} is \cw{FALSE} for an encoding operation,
4128 and \cw{TRUE} for a decoding operation. Each is the inverse of the
4129 other. (There's no particular reason you shouldn't obfuscate by
4130 decoding and restore cleartext by encoding, if you really wanted to;
4131 it should still work.)
4132
4133 The input bitmap is processed in place.
4134
4135 \S{utils-bin2hex} \cw{bin2hex()}
4136
4137 \c char *bin2hex(const unsigned char *in, int inlen);
4138
4139 This function takes an input byte array and converts it into an
4140 ASCII string encoding those bytes in (lower-case) hex. It returns a
4141 dynamically allocated string containing that encoding.
4142
4143 This function is useful for encoding the result of
4144 \cw{obfuscate_bitmap()} in printable ASCII for use in game IDs.
4145
4146 \S{utils-hex2bin} \cw{hex2bin()}
4147
4148 \c unsigned char *hex2bin(const char *in, int outlen);
4149
4150 This function takes an ASCII string containing hex digits, and
4151 converts it back into a byte array of length \c{outlen}. If there
4152 aren't enough hex digits in the string, the contents of the
4153 resulting array will be undefined.
4154
4155 This function is the inverse of \cw{bin2hex()}.
4156
4157 \S{utils-game-mkhighlight} \cw{game_mkhighlight()}
4158
4159 \c void game_mkhighlight(frontend *fe, float *ret,
4160 \c                       int background, int highlight, int lowlight);
4161
4162 It's reasonably common for a puzzle game's graphics to use
4163 highlights and lowlights to indicate \q{raised} or \q{lowered}
4164 sections. Fifteen, Sixteen and Twiddle are good examples of this.
4165
4166 Puzzles using this graphical style are running a risk if they just
4167 use whatever background colour is supplied to them by the front end,
4168 because that background colour might be too light to see any
4169 highlights on at all. (In particular, it's not unheard of for the
4170 front end to specify a default background colour of white.)
4171
4172 Therefore, such puzzles can call this utility function from their
4173 \cw{colours()} routine (\k{backend-colours}). You pass it your front
4174 end handle, a pointer to the start of your return array, and three
4175 colour indices. It will:
4176
4177 \b call \cw{frontend_default_colour()} (\k{frontend-default-colour})
4178 to fetch the front end's default background colour
4179
4180 \b alter the brightness of that colour if it's unsuitable
4181
4182 \b define brighter and darker variants of the colour to be used as
4183 highlights and lowlights
4184
4185 \b write those results into the relevant positions in the \c{ret}
4186 array.
4187
4188 Thus, \cw{ret[background*3]} to \cw{ret[background*3+2]} will be set
4189 to RGB values defining a sensible background colour, and similary
4190 \c{highlight} and \c{lowlight} will be set to sensible colours.
4191
4192 \C{writing} How to write a new puzzle
4193
4194 This chapter gives a guide to how to actually write a new puzzle:
4195 where to start, what to do first, how to solve common problems.
4196
4197 The previous chapters have been largely composed of facts. This one
4198 is mostly advice.
4199
4200 \H{writing-editorial} Choosing a puzzle
4201
4202 Before you start writing a puzzle, you have to choose one. Your
4203 taste in puzzle games is up to you, of course; and, in fact, you're
4204 probably reading this guide because you've \e{already} thought of a
4205 game you want to write. But if you want to get it accepted into the
4206 official Puzzles distribution, then there's a criterion it has to
4207 meet.
4208
4209 The current Puzzles editorial policy is that all games should be
4210 \e{fair}. A fair game is one which a player can only fail to
4211 complete through demonstrable lack of skill \dash that is, such that
4212 a better player in the same situation would have \e{known} to do
4213 something different.
4214
4215 For a start, that means every game presented to the user must have
4216 \e{at least one solution}. Giving the unsuspecting user a puzzle
4217 which is actually impossible is not acceptable. (There is an
4218 exception: if the user has selected some non-default option which is
4219 clearly labelled as potentially unfair, \e{then} you're allowed to
4220 generate possibly insoluble puzzles, because the user isn't
4221 unsuspecting any more. Same Game and Mines both have options of this
4222 type.)
4223
4224 Also, this actually \e{rules out} games such as Klondike, or the
4225 normal form of Mahjong Solitaire. Those games have the property that
4226 even if there is a solution (i.e. some sequence of moves which will
4227 get from the start state to the solved state), the player doesn't
4228 necessarily have enough information to \e{find} that solution. In
4229 both games, it is possible to reach a dead end because you had an
4230 arbitrary choice to make and made it the wrong way. This violates
4231 the fairness criterion, because a better player couldn't have known
4232 they needed to make the other choice.
4233
4234 (GNOME has a variant on Mahjong Solitaire which makes it fair: there
4235 is a Shuffle operation which randomly permutes all the remaining
4236 tiles without changing their positions, which allows you to get out
4237 of a sticky situation. Using this operation adds a 60-second penalty
4238 to your solution time, so it's to the player's advantage to try to
4239 minimise the chance of having to use it. It's still possible to
4240 render the game uncompletable if you end up with only two tiles
4241 vertically stacked, but that's easy to foresee and avoid using a
4242 shuffle operation. This form of the game \e{is} fair. Implementing
4243 it in Puzzles would require an infrastructure change so that the
4244 back end could communicate time penalties to the mid-end, but that
4245 would be easy enough.)
4246
4247 Providing a \e{unique} solution is a little more negotiable; it
4248 depends on the puzzle. Solo would have been of unacceptably low
4249 quality if it didn't always have a unique solution, whereas Twiddle
4250 inherently has multiple solutions by its very nature and it would
4251 have been meaningless to even \e{suggest} making it uniquely
4252 soluble. Somewhere in between, Flip could reasonably be made to have
4253 unique solutions (by enforcing a zero-dimension kernel in every
4254 generated matrix) but it doesn't seem like a serious quality problem
4255 that it doesn't.
4256
4257 Of course, you don't \e{have} to care about all this. There's
4258 nothing stopping you implementing any puzzle you want to if you're
4259 happy to maintain your puzzle yourself, distribute it from your own
4260 web site, fork the Puzzles code completely, or anything like that.
4261 It's free software; you can do what you like with it. But any game
4262 that you want to be accepted into \e{my} Puzzles code base has to
4263 satisfy the fairness criterion, which means all randomly generated
4264 puzzles must have a solution (unless the user has deliberately
4265 chosen otherwise) and it must be possible \e{in theory} to find that
4266 solution without having to guess.
4267
4268 \H{writing-gs} Getting started
4269
4270 The simplest way to start writing a new puzzle is to copy
4271 \c{nullgame.c}. This is a template puzzle source file which does
4272 almost nothing, but which contains all the back end function
4273 prototypes and declares the back end data structure correctly. It is
4274 built every time the rest of Puzzles is built, to ensure that it
4275 doesn't get out of sync with the code and remains buildable.
4276
4277 So start by copying \c{nullgame.c} into your new source file. Then
4278 you'll gradually add functionality until the very boring Null Game
4279 turns into your real game.
4280
4281 Next you'll need to add your puzzle to the Makefiles, in order to
4282 compile it conveniently. \e{Do not edit the Makefiles}: they are
4283 created automatically by the script \c{mkfiles.pl}, from the file
4284 called \c{Recipe}. Edit \c{Recipe}, and then re-run \c{mkfiles.pl}.
4285
4286 Also, don't forget to add your puzzle to \c{list.c}: if you don't,
4287 then it will still run fine on platforms which build each puzzle
4288 separately, but Mac OS X and other monolithic platforms will not
4289 include your new puzzle in their single binary.
4290
4291 Once your source file is building, you can move on to the fun bit.
4292
4293 \S{writing-generation} Puzzle generation
4294
4295 Randomly generating instances of your puzzle is almost certain to be
4296 the most difficult part of the code, and also the task with the
4297 highest chance of turning out to be completely infeasible. Therefore
4298 I strongly recommend doing it \e{first}, so that if it all goes
4299 horribly wrong you haven't wasted any more time than you absolutely
4300 had to. What I usually do is to take an unmodified \c{nullgame.c},
4301 and start adding code to \cw{new_game_desc()} which tries to
4302 generate a puzzle instance and print it out using \cw{printf()}.
4303 Once that's working, \e{then} I start connecting it up to the return
4304 value of \cw{new_game_desc()}, populating other structures like
4305 \c{game_params}, and generally writing the rest of the source file.
4306
4307 There are many ways to generate a puzzle which is known to be
4308 soluble. In this section I list all the methods I currently know of,
4309 in case any of them can be applied to your puzzle. (Not all of these
4310 methods will work, or in some cases even make sense, for all
4311 puzzles.)
4312
4313 Some puzzles are mathematically tractable, meaning you can work out
4314 in advance which instances are soluble. Sixteen, for example, has a
4315 parity constraint in some settings which renders exactly half the
4316 game space unreachable, but it can be mathematically proved that any
4317 position not in that half \e{is} reachable. Therefore, Sixteen's
4318 grid generation simply consists of selecting at random from a well
4319 defined subset of the game space. Cube in its default state is even
4320 easier: \e{every} possible arrangement of the blue squares and the
4321 cube's starting position is soluble!
4322
4323 Another option is to redefine what you mean by \q{soluble}. Black
4324 Box takes this approach. There are layouts of balls in the box which
4325 are completely indistinguishable from one another no matter how many
4326 beams you fire into the box from which angles, which would normally
4327 be grounds for declaring those layouts unfair; but fortunately,
4328 detecting that indistinguishability is computationally easy. So
4329 Black Box doesn't demand that your ball placements match its own; it
4330 merely demands that your ball placements be \e{indistinguishable}
4331 from the ones it was thinking of. If you have an ambiguous puzzle,
4332 then any of the possible answers is considered to be a solution.
4333 Having redefined the rules in that way, any puzzle is soluble again.
4334
4335 Those are the simple techniques. If they don't work, you have to get
4336 cleverer.
4337
4338 One way to generate a soluble puzzle is to start from the solved
4339 state and make inverse moves until you reach a starting state. Then
4340 you know there's a solution, because you can just list the inverse
4341 moves you made and make them in the opposite order to return to the
4342 solved state.
4343
4344 This method can be simple and effective for puzzles where you get to
4345 decide what's a starting state and what's not. In Pegs, for example,
4346 the generator begins with one peg in the centre of the board and
4347 makes inverse moves until it gets bored; in this puzzle, valid
4348 inverse moves are easy to detect, and \e{any} state that's reachable
4349 from the solved state by inverse moves is a reasonable starting
4350 position. So Pegs just continues making inverse moves until the
4351 board satisfies some criteria about extent and density, and then
4352 stops and declares itself done.
4353
4354 For other puzzles, it can be a lot more difficult. Same Game uses
4355 this strategy too, and it's lucky to get away with it at all: valid
4356 inverse moves aren't easy to find (because although it's easy to
4357 insert additional squares in a Same Game position, it's difficult to
4358 arrange that \e{after} the insertion they aren't adjacent to any
4359 other squares of the same colour), so you're constantly at risk of
4360 running out of options and having to backtrack or start again. Also,
4361 Same Game grids never start off half-empty, which means you can't
4362 just stop when you run out of moves \dash you have to find a way to
4363 fill the grid up \e{completely}.
4364
4365 The other way to generate a puzzle that's soluble is to start from
4366 the other end, and actually write a \e{solver}. This tends to ensure
4367 that a puzzle has a \e{unique} solution over and above having a
4368 solution at all, so it's a good technique to apply to puzzles for
4369 which that's important.
4370
4371 One theoretical drawback of generating soluble puzzles by using a
4372 solver is that your puzzles are restricted in difficulty to those
4373 which the solver can handle. (Most solvers are not fully general:
4374 many sets of puzzle rules are NP-complete or otherwise nasty, so
4375 most solvers can only handle a subset of the theoretically soluble
4376 puzzles.) It's been my experience in practice, however, that this
4377 usually isn't a problem; computers are good at very different things
4378 from humans, and what the computer thinks is nice and easy might
4379 still be pleasantly challenging for a human. For example, when
4380 solving Dominosa puzzles I frequently find myself using a variety of
4381 reasoning techniques that my solver doesn't know about; in
4382 principle, therefore, I should be able to solve the puzzle using
4383 only those techniques it \e{does} know about, but this would involve
4384 repeatedly searching the entire grid for the one simple deduction I
4385 can make. Computers are good at this sort of exhaustive search, but
4386 it's been my experience that human solvers prefer to do more complex
4387 deductions than to spend ages searching for simple ones. So in many
4388 cases I don't find my own playing experience to be limited by the
4389 restrictions on the solver.
4390
4391 (This isn't \e{always} the case. Solo is a counter-example;
4392 generating Solo puzzles using a simple solver does lead to
4393 qualitatively easier puzzles. Therefore I had to make the Solo
4394 solver rather more advanced than most of them.)
4395
4396 There are several different ways to apply a solver to the problem of
4397 generating a soluble puzzle. I list a few of them below.
4398
4399 The simplest approach is brute force: randomly generate a puzzle,
4400 use the solver to see if it's soluble, and if not, throw it away and
4401 try again until you get lucky. This is often a viable technique if
4402 all else fails, but it tends not to scale well: for many puzzle
4403 types, the probability of finding a uniquely soluble instance
4404 decreases sharply as puzzle size goes up, so this technique might
4405 work reasonably fast for small puzzles but take (almost) forever at
4406 larger sizes. Still, if there's no other alternative it can be
4407 usable: Pattern and Dominosa both use this technique. (However,
4408 Dominosa has a means of tweaking the randomly generated grids to
4409 increase the \e{probability} of them being soluble, by ruling out
4410 one of the most common ambiguous cases. This improved generation
4411 speed by over a factor of 10 on the highest preset!)
4412
4413 An approach which can be more scalable involves generating a grid
4414 and then tweaking it to make it soluble. This is the technique used
4415 by Mines and also by Net: first a random puzzle is generated, and
4416 then the solver is run to see how far it gets. Sometimes the solver
4417 will get stuck; when that happens, examine the area it's having
4418 trouble with, and make a small random change in that area to allow
4419 it to make more progress. Continue solving (possibly even without
4420 restarting the solver), tweaking as necessary, until the solver
4421 finishes. Then restart the solver from the beginning to ensure that
4422 the tweaks haven't caused new problems in the process of solving old
4423 ones (which can sometimes happen).
4424
4425 This strategy works well in situations where the usual solver
4426 failure mode is to get stuck in an easily localised spot. Thus it
4427 works well for Net and Mines, whose most common failure mode tends
4428 to be that most of the grid is fine but there are a few widely
4429 separated ambiguous sections; but it would work less well for
4430 Dominosa, in which the way you get stuck is to have scoured the
4431 whole grid and not found anything you can deduce \e{anywhere}. Also,
4432 it relies on there being a low probability that tweaking the grid
4433 introduces a new problem at the same time as solving the old one;
4434 Mines and Net also have the property that most of their deductions
4435 are local, so that it's very unlikely for a tweak to affect
4436 something half way across the grid from the location where it was
4437 applied. In Dominosa, by contrast, a lot of deductions use
4438 information about half the grid (\q{out of all the sixes, only one
4439 is next to a three}, which can depend on the values of up to 32 of
4440 the 56 squares in the default setting!), so this tweaking strategy
4441 would be rather less likely to work well.
4442
4443 A more specialised strategy is that used in Solo and Slant. These
4444 puzzles have the property that they derive their difficulty from not
4445 presenting all the available clues. (In Solo's case, if all the
4446 possible clues were provided then the puzzle would already be
4447 solved; in Slant it would still require user action to fill in the
4448 lines, but it would present no challenge at all). Therefore, a
4449 simple generation technique is to leave the decision of which clues
4450 to provide until the last minute. In other words, first generate a
4451 random \e{filled} grid with all possible clues present, and then
4452 gradually remove clues for as long as the solver reports that it's
4453 still soluble. Unlike the methods described above, this technique
4454 \e{cannot} fail \dash once you've got a filled grid, nothing can
4455 stop you from being able to convert it into a viable puzzle.
4456 However, it wouldn't even be meaningful to apply this technique to
4457 (say) Pattern, in which clues can never be left out, so the only way
4458 to affect the set of clues is by altering the solution.
4459
4460 (Unfortunately, Solo is complicated by the need to provide puzzles
4461 at varying difficulty levels. It's easy enough to generate a puzzle
4462 of \e{at most} a given level of difficulty; you just have a solver
4463 with configurable intelligence, and you set it to a given level and
4464 apply the above technique, thus guaranteeing that the resulting grid
4465 is solvable by someone with at most that much intelligence. However,
4466 generating a puzzle of \e{at least} a given level of difficulty is
4467 rather harder; if you go for \e{at most} Intermediate level, you're
4468 likely to find that you've accidentally generated a Trivial grid a
4469 lot of the time, because removing just one number is sufficient to
4470 take the puzzle from Trivial straight to Ambiguous. In that
4471 situation Solo has no remaining options but to throw the puzzle away
4472 and start again.)
4473
4474 A final strategy is to use the solver \e{during} puzzle
4475 construction: lay out a bit of the grid, run the solver to see what
4476 it allows you to deduce, and then lay out a bit more to allow the
4477 solver to make more progress. There are articles on the web that
4478 recommend constructing Sudoku puzzles by this method (which is
4479 completely the opposite way round to how Solo does it); for Sudoku
4480 it has the advantage that you get to specify your clue squares in
4481 advance (so you can have them make pretty patterns).
4482
4483 Rectangles uses a strategy along these lines. First it generates a
4484 grid by placing the actual rectangles; then it has to decide where
4485 in each rectangle to place a number. It uses a solver to help it
4486 place the numbers in such a way as to ensure a unique solution. It
4487 does this by means of running a test solver, but it runs the solver
4488 \e{before} it's placed any of the numbers \dash which means the
4489 solver must be capable of coping with uncertainty about exactly
4490 where the numbers are! It runs the solver as far as it can until it
4491 gets stuck; then it narrows down the possible positions of a number
4492 in order to allow the solver to make more progress, and so on. Most
4493 of the time this process terminates with the grid fully solved, at
4494 which point any remaining number-placement decisions can be made at
4495 random from the options not so far ruled out. Note that unlike the
4496 Net/Mines tweaking strategy described above, this algorithm does not
4497 require a checking run after it completes: if it finishes
4498 successfully at all, then it has definitely produced a uniquely
4499 soluble puzzle.
4500
4501 Most of the strategies described above are not 100% reliable. Each
4502 one has a failure rate: every so often it has to throw out the whole
4503 grid and generate a fresh one from scratch. (Solo's strategy would
4504 be the exception, if it weren't for the need to provide configurable
4505 difficulty levels.) Occasional failures are not a fundamental
4506 problem in this sort of work, however: it's just a question of
4507 dividing the grid generation time by the success rate (if it takes
4508 10ms to generate a candidate grid and 1/5 of them work, then it will
4509 take 50ms on average to generate a viable one), and seeing whether
4510 the expected time taken to \e{successfully} generate a puzzle is
4511 unacceptably slow. Dominosa's generator has a very low success rate
4512 (about 1 out of 20 candidate grids turn out to be usable, and if you
4513 think \e{that's} bad then go and look at the source code and find
4514 the comment showing what the figures were before the generation-time
4515 tweaks!), but the generator itself is very fast so this doesn't
4516 matter. Rectangles has a slower generator, but fails well under 50%
4517 of the time.
4518
4519 So don't be discouraged if you have an algorithm that doesn't always
4520 work: if it \e{nearly} always works, that's probably good enough.
4521 The one place where reliability is important is that your algorithm
4522 must never produce false positives: it must not claim a puzzle is
4523 soluble when it isn't. It can produce false negatives (failing to
4524 notice that a puzzle is soluble), and it can fail to generate a
4525 puzzle at all, provided it doesn't do either so often as to become
4526 slow.
4527
4528 One last piece of advice: for grid-based puzzles, when writing and
4529 testing your generation algorithm, it's almost always a good idea
4530 \e{not} to test it initially on a grid that's square (i.e.
4531 \cw{w==h}), because if the grid is square then you won't notice if
4532 you mistakenly write \c{h} instead of \c{w} (or vice versa)
4533 somewhere in the code. Use a rectangular grid for testing, and any
4534 size of grid will be likely to work after that.
4535
4536 \S{writing-textformats} Designing textual description formats
4537
4538 Another aspect of writing a puzzle which is worth putting some
4539 thought into is the design of the various text description formats:
4540 the format of the game parameter encoding, the game description
4541 encoding, and the move encoding.
4542
4543 The first two of these should be reasonably intuitive for a user to
4544 type in; so provide some flexibility where possible. Suppose, for
4545 example, your parameter format consists of two numbers separated by
4546 an \c{x} to specify the grid dimensions (\c{10x10} or \c{20x15}),
4547 and then has some suffixes to specify other aspects of the game
4548 type. It's almost always a good idea in this situation to arrange
4549 that \cw{decode_params()} can handle the suffixes appearing in any
4550 order, even if \cw{encode_params()} only ever generates them in one
4551 order.
4552
4553 These formats will also be expected to be reasonably stable: users
4554 will expect to be able to exchange game IDs with other users who
4555 aren't running exactly the same version of your game. So make them
4556 robust and stable: don't build too many assumptions into the game ID
4557 format which will have to be changed every time something subtle
4558 changes in the puzzle code.
4559
4560 \H{writing-howto} Common how-to questions
4561
4562 This section lists some common things people want to do when writing
4563 a puzzle, and describes how to achieve them within the Puzzles
4564 framework.
4565
4566 \S{writing-howto-cursor} Drawing objects at only one position
4567
4568 A common phenomenon is to have an object described in the
4569 \c{game_state} or the \c{game_ui} which can only be at one position.
4570 A cursor \dash probably specified in the \c{game_ui} \dash is a good
4571 example.
4572
4573 In the \c{game_ui}, it would \e{obviously} be silly to have an array
4574 covering the whole game grid with a boolean flag stating whether the
4575 cursor was at each position. Doing that would waste space, would
4576 make it difficult to find the cursor in order to do anything with
4577 it, and would introduce the potential for synchronisation bugs in
4578 which you ended up with two cursors or none. The obviously sensible
4579 way to store a cursor in the \c{game_ui} is to have fields directly
4580 encoding the cursor's coordinates.
4581
4582 However, it is a mistake to assume that the same logic applies to
4583 the \c{game_drawstate}. If you replicate the cursor position fields
4584 in the draw state, the redraw code will get very complicated. In the
4585 draw state, in fact, it \e{is} probably the right thing to have a
4586 cursor flag for every position in the grid. You probably have an
4587 array for the whole grid in the drawstate already (stating what is
4588 currently displayed in the window at each position); the sensible
4589 approach is to add a \q{cursor} flag to each element of that array.
4590 Then the main redraw loop will look something like this
4591 (pseudo-code):
4592
4593 \c for (y = 0; y < h; y++) {
4594 \c     for (x = 0; x < w; x++) {
4595 \c         int value = state->symbol_at_position[y][x];
4596 \c         if (x == ui->cursor_x && y == ui->cursor_y)
4597 \c             value |= CURSOR;
4598 \c         if (ds->symbol_at_position[y][x] != value) {
4599 \c             symbol_drawing_subroutine(dr, ds, x, y, value);
4600 \c             ds->symbol_at_position[y][x] = value;
4601 \c         }
4602 \c     }
4603 \c }
4604
4605 This loop is very simple, pretty hard to get wrong, and
4606 \e{automatically} deals both with erasing the previous cursor and
4607 drawing the new one, with no special case code required.
4608
4609 This type of loop is generally a sensible way to write a redraw
4610 function, in fact. The best thing is to ensure that the information
4611 stored in the draw state for each position tells you \e{everything}
4612 about what was drawn there. A good way to ensure that is to pass
4613 precisely the same information, and \e{only} that information, to a
4614 subroutine that does the actual drawing; then you know there's no
4615 additional information which affects the drawing but which you don't
4616 notice changes in.
4617
4618 \S{writing-keyboard-cursor} Implementing a keyboard-controlled cursor
4619
4620 It is often useful to provide a keyboard control method in a
4621 basically mouse-controlled game. A keyboard-controlled cursor is
4622 best implemented by storing its location in the \c{game_ui} (since
4623 if it were in the \c{game_state} then the user would have to
4624 separately undo every cursor move operation). So the procedure would
4625 be:
4626
4627 \b Put cursor position fields in the \c{game_ui}.
4628
4629 \b \cw{interpret_move()} responds to arrow keys by modifying the
4630 cursor position fields and returning \cw{""}.
4631
4632 \b \cw{interpret_move()} responds to some sort of fire button by
4633 actually performing a move based on the current cursor location.
4634
4635 \b You might want an additional \c{game_ui} field stating whether
4636 the cursor is currently visible, and having it disappear when a
4637 mouse action occurs (so that it doesn't clutter the display when not
4638 actually in use).
4639
4640 \b You might also want to automatically hide the cursor in
4641 \cw{changed_state()} when the current game state changes to one in
4642 which there is no move to make (which is the case in some types of
4643 completed game).
4644
4645 \b \cw{redraw()} draws the cursor using the technique described in
4646 \k{writing-howto-cursor}.
4647
4648 \S{writing-howto-dragging} Implementing draggable sprites
4649
4650 Some games have a user interface which involves dragging some sort
4651 of game element around using the mouse. If you need to show a
4652 graphic moving smoothly over the top of other graphics, use a
4653 blitter (see \k{drawing-blitter} for the blitter API) to save the
4654 background underneath it. The typical scenario goes:
4655
4656 \b Have a blitter field in the \c{game_drawstate}.
4657
4658 \b Set the blitter field to \cw{NULL} in the game's
4659 \cw{new_drawstate()} function, since you don't yet know how big the
4660 piece of saved background needs to be.
4661
4662 \b In the game's \cw{set_size()} function, once you know the size of
4663 the object you'll be dragging around the display and hence the
4664 required size of the blitter, actually allocate the blitter.
4665
4666 \b In \cw{free_drawstate()}, free the blitter if it's not \cw{NULL}.
4667
4668 \b In \cw{interpret_move()}, respond to mouse-down and mouse-drag
4669 events by updating some fields in the \cw{game_ui} which indicate
4670 that a drag is in progress.
4671
4672 \b At the \e{very end} of \cw{redraw()}, after all other drawing has
4673 been done, draw the moving object if there is one. First save the
4674 background under the object in the blitter; then set a clip
4675 rectangle covering precisely the area you just saved (just in case
4676 anti-aliasing or some other error causes your drawing to go beyond
4677 the area you saved). Then draw the object, and call \cw{unclip()}.
4678 Finally, set a flag in the \cw{game_drawstate} that indicates that
4679 the blitter needs restoring.
4680
4681 \b At the very start of \cw{redraw()}, before doing anything else at
4682 all, check the flag in the \cw{game_drawstate}, and if it says the
4683 blitter needs restoring then restore it. (Then clear the flag, so
4684 that this won't happen again in the next redraw if no moving object
4685 is drawn this time.)
4686
4687 This way, you will be able to write the rest of the redraw function
4688 completely ignoring the dragged object, as if it were floating above
4689 your bitmap and being completely separate.
4690
4691 \S{writing-ref-counting} Sharing large invariant data between all
4692 game states
4693
4694 In some puzzles, there is a large amount of data which never changes
4695 between game states. The array of numbers in Dominosa is a good
4696 example.
4697
4698 You \e{could} dynamically allocate a copy of that array in every
4699 \c{game_state}, and have \cw{dup_game()} make a fresh copy of it for
4700 every new \c{game_state}; but it would waste memory and time. A
4701 more efficient way is to use a reference-counted structure.
4702
4703 \b Define a structure type containing the data in question, and also
4704 containing an integer reference count.
4705
4706 \b Have a field in \c{game_state} which is a pointer to this
4707 structure.
4708
4709 \b In \cw{new_game()}, when creating a fresh game state at the start
4710 of a new game, create an instance of this structure, initialise it
4711 with the invariant data, and set its reference count to 1.
4712
4713 \b In \cw{dup_game()}, rather than making a copy of the structure
4714 for the new game state, simply set the new game state to point at
4715 the same copy of the structure, and increment its reference count.
4716
4717 \b In \cw{free_game()}, decrement the reference count in the
4718 structure pointed to by the game state; if the count reaches zero,
4719 free the structure.
4720
4721 This way, the invariant data will persist for only as long as it's
4722 genuinely needed; \e{as soon} as the last game state for a
4723 particular puzzle instance is freed, the invariant data for that
4724 puzzle will vanish as well. Reference counting is a very efficient
4725 form of garbage collection, when it works at all. (Which it does in
4726 this instance, of course, because there's no possibility of circular
4727 references.)
4728
4729 \S{writing-flash-types} Implementing multiple types of flash
4730
4731 In some games you need to flash in more than one different way.
4732 Mines, for example, flashes white when you win, and flashes red when
4733 you tread on a mine and die.
4734
4735 The simple way to do this is:
4736
4737 \b Have a field in the \c{game_ui} which describes the type of flash.
4738
4739 \b In \cw{flash_length()}, examine the old and new game states to
4740 decide whether a flash is required and what type. Write the type of
4741 flash to the \c{game_ui} field whenever you return non-zero.
4742
4743 \b In \cw{redraw()}, when you detect that \c{flash_time} is
4744 non-zero, examine the field in \c{game_ui} to decide which type of
4745 flash to draw.
4746
4747 \cw{redraw()} will never be called with \c{flash_time} non-zero
4748 unless \cw{flash_length()} was first called to tell the mid-end that
4749 a flash was required; so whenever \cw{redraw()} notices that
4750 \c{flash_time} is non-zero, you can be sure that the field in
4751 \c{game_ui} is correctly set.
4752
4753 \S{writing-move-anim} Animating game moves
4754
4755 A number of puzzle types benefit from a quick animation of each move
4756 you make.
4757
4758 For some games, such as Fifteen, this is particularly easy. Whenever
4759 \cw{redraw()} is called with \c{oldstate} non-\cw{NULL}, Fifteen
4760 simply compares the position of each tile in the two game states,
4761 and if the tile is not in the same place then it draws it some
4762 fraction of the way from its old position to its new position. This
4763 method copes automatically with undo.
4764
4765 Other games are less obvious. In Sixteen, for example, you can't
4766 just draw each tile a fraction of the way from its old to its new
4767 position: if you did that, the end tile would zip very rapidly past
4768 all the others to get to the other end and that would look silly.
4769 (Worse, it would look inconsistent if the end tile was drawn on top
4770 going one way and on the bottom going the other way.)
4771
4772 A useful trick here is to define a field or two in the game state
4773 that indicates what the last move was.
4774
4775 \b Add a \q{last move} field to the \c{game_state} (or two or more
4776 fields if the move is complex enough to need them).
4777
4778 \b \cw{new_game()} initialises this field to a null value for a new
4779 game state.
4780
4781 \b \cw{execute_move()} sets up the field to reflect the move it just
4782 performed.
4783
4784 \b \cw{redraw()} now needs to examine its \c{dir} parameter. If
4785 \c{dir} is positive, it determines the move being animated by
4786 looking at the last-move field in \c{newstate}; but if \c{dir} is
4787 negative, it has to look at the last-move field in \c{oldstate}, and
4788 invert whatever move it finds there.
4789
4790 Note also that Sixteen needs to store the \e{direction} of the move,
4791 because you can't quite determine it by examining the row or column
4792 in question. You can in almost all cases, but when the row is
4793 precisely two squares long it doesn't work since a move in either
4794 direction looks the same. (You could argue that since moving a
4795 2-element row left and right has the same effect, it doesn't matter
4796 which one you animate; but in fact it's very disorienting to click
4797 the arrow left and find the row moving right, and almost as bad to
4798 undo a move to the right and find the game animating \e{another}
4799 move to the right.)
4800
4801 \S{writing-conditional-anim} Animating drag operations
4802
4803 In Untangle, moves are made by dragging a node from an old position
4804 to a new position. Therefore, at the time when the move is initially
4805 made, it should not be animated, because the node has already been
4806 dragged to the right place and doesn't need moving there. However,
4807 it's nice to animate the same move if it's later undone or redone.
4808 This requires a bit of fiddling.
4809
4810 The obvious approach is to have a flag in the \c{game_ui} which
4811 inhibits move animation, and to set that flag in
4812 \cw{interpret_move()}. The question is, when would the flag be reset
4813 again? The obvious place to do so is \cw{changed_state()}, which
4814 will be called once per move. But it will be called \e{before}
4815 \cw{anim_length()}, so if it resets the flag then \cw{anim_length()}
4816 will never see the flag set at all.
4817
4818 The solution is to have \e{two} flags in a queue.
4819
4820 \b Define two flags in \c{game_ui}; let's call them \q{current} and
4821 \q{next}.
4822
4823 \b Set both to \cw{FALSE} in \c{new_ui()}.
4824
4825 \b When a drag operation completes in \cw{interpret_move()}, set the
4826 \q{next} flag to \cw{TRUE}.
4827
4828 \b Every time \cw{changed_state()} is called, set the value of
4829 \q{current} to the value in \q{next}, and then set the value of
4830 \q{next} to \cw{FALSE}.
4831
4832 \b That way, \q{current} will be \cw{TRUE} \e{after} a call to
4833 \cw{changed_state()} if and only if that call to
4834 \cw{changed_state()} was the result of a drag operation processed by
4835 \cw{interpret_move()}. Any other call to \cw{changed_state()}, due
4836 to an Undo or a Redo or a Restart or a Solve, will leave \q{current}
4837 \cw{FALSE}.
4838
4839 \b So now \cw{anim_length()} can request a move animation if and
4840 only if the \q{current} flag is \e{not} set.
4841
4842 \S{writing-cheating} Inhibiting the victory flash when Solve is used
4843
4844 Many games flash when you complete them, as a visual congratulation
4845 for having got to the end of the puzzle. It often seems like a good
4846 idea to disable that flash when the puzzle is brought to a solved
4847 state by means of the Solve operation.
4848
4849 This is easily done:
4850
4851 \b Add a \q{cheated} flag to the \c{game_state}.
4852
4853 \b Set this flag to \cw{FALSE} in \cw{new_game()}.
4854
4855 \b Have \cw{solve()} return a move description string which clearly
4856 identifies the move as a solve operation.
4857
4858 \b Have \cw{execute_move()} respond to that clear identification by
4859 setting the \q{cheated} flag in the returned \c{game_state}. The
4860 flag will then be propagated to all subsequent game states, even if
4861 the user continues fiddling with the game after it is solved.
4862
4863 \b \cw{flash_length()} now returns non-zero if \c{oldstate} is not
4864 completed and \c{newstate} is, \e{and} neither state has the
4865 \q{cheated} flag set.
4866
4867 \H{writing-testing} Things to test once your puzzle is written
4868
4869 Puzzle implementations written in this framework are self-testing as
4870 far as I could make them.
4871
4872 Textual game and move descriptions, for example, are generated and
4873 parsed as part of the normal process of play. Therefore, if you can
4874 make moves in the game \e{at all} you can be reasonably confident
4875 that the mid-end serialisation interface will function correctly and
4876 you will be able to save your game. (By contrast, if I'd stuck with
4877 a single \cw{make_move()} function performing the jobs of both
4878 \cw{interpret_move()} and \cw{execute_move()}, and had separate
4879 functions to encode and decode a game state in string form, then
4880 those functions would not be used during normal play; so they could
4881 have been completely broken, and you'd never know it until you tried
4882 to save the game \dash which would have meant you'd have to test
4883 game saving \e{extensively} and make sure to test every possible
4884 type of game state. As an added bonus, doing it the way I did leads
4885 to smaller save files.)
4886
4887 There is one exception to this, which is the string encoding of the
4888 \c{game_ui}. Most games do not store anything permanent in the
4889 \c{game_ui}, and hence do not need to put anything in its encode and
4890 decode functions; but if there is anything in there, you do need to
4891 test game loading and saving to ensure those functions work
4892 properly.
4893
4894 It's also worth testing undo and redo of all operations, to ensure
4895 that the redraw and the animations (if any) work properly. Failing
4896 to animate undo properly seems to be a common error.
4897
4898 Other than that, just use your common sense.
4899
4900 \versionid Simon Tatham's Portable Puzzle Collection, version 20161228.7cae89f