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