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