src/mathed/MathStream.h

   1 // -*- C++ -*-
   2 /**
   3  * \file MathStream.h
   4  * This file is part of LyX, the document processor.
   5  * Licence details can be found in the file COPYING.
   6  *
   7  * \author André Pönitz
   8  *
   9  * Full author contact details are available in file CREDITS.
  10  */
  11
  12 #ifndef MATH_MATHMLSTREAM_H
  13 #define MATH_MATHMLSTREAM_H
  14
  15 #include "InsetMath.h"
  16 #include "FontInfo.h"
  17
  18 #include "TexRow.h"
  19 #include "texstream.h"
  20
  21 #include "support/Changer.h"
  22 #include "support/strfwd.h"
  23
  24
  25 namespace lyx {
  26
  27 class Encoding;
  28 class MathAtom;
  29 class MathData;
  30
  31 //
  32 // LaTeX/LyX
  33 //
  34
  35 class TeXMathStream {
  36 public:
  37         ///
  38         enum OutputType {
  39                 wsDefault,
  40                 wsDryrun,
  41                 wsPreview,
  42                 wsSearchAdv
  43         };
  44         ///
  45         enum UlemCmdType {
  46                 NONE,
  47                 UNDERLINE,
  48                 STRIKEOUT
  49         };
  50         ///
  51         explicit TeXMathStream(otexrowstream & os, bool fragile = false,
  52                                bool latex = false, OutputType output = wsDefault,
  53                                Encoding const * encoding = nullptr);
  54         ///
  55         ~TeXMathStream();
  56         ///
  57         int line() const { return line_; }
  58         ///
  59         bool fragile() const { return fragile_; }
  60         ///
  61         bool latex() const { return latex_; }
  62         ///
  63         OutputType output() const { return output_; }
  64         ///
  65         otexrowstream & os() { return os_; }
  66         ///
  67         TexRow & texrow() { return os_.texrow(); }
  68         ///
  69         bool & firstitem() { return firstitem_; }
  70         ///
  71         void addlines(unsigned int);
  72         /// record whether we can write an immediately following newline char
  73         void canBreakLine(bool breakline) { canbreakline_ = breakline; }
  74         /// tell whether we can write an immediately following newline char
  75         bool canBreakLine() const { return canbreakline_; }
  76         /// record whether we have to take care for striking out display math
  77         void strikeoutMath(bool mathsout) { mathsout_ = mathsout; }
  78         /// tell whether we have to take care for striking out display math
  79         bool strikeoutMath() const { return mathsout_; }
  80         /// record which ulem command type we are inside
  81         void ulemCmd(UlemCmdType ulemcmd) { ulemcmd_ = ulemcmd; }
  82         /// tell which ulem command type we are inside
  83         UlemCmdType ulemCmd() const { return ulemcmd_; }
  84         /// writes space if next thing is isalpha()
  85         void pendingSpace(bool space);
  86         /// writes space if next thing is isalpha()
  87         bool pendingSpace() const { return pendingspace_; }
  88         /// write braces if a space is pending and next char is [
  89         /// or when a prime immediately follows a superscript
  90         void useBraces(bool braces);
  91         /// write braces if a space is pending and next char is [
  92         /// or when a prime immediately follows a superscript
  93         bool useBraces() const { return usebraces_; }
  94         /// tell whether to write the closing brace of \ensuremath
  95         void pendingBrace(bool brace);
  96         /// tell whether to write the closing brace of \ensuremath
  97         bool pendingBrace() const { return pendingbrace_; }
  98         /// tell whether we are in text mode or not when producing latex code
  99         void textMode(bool textmode);
 100         /// tell whether we are in text mode or not when producing latex code
 101         bool textMode() const { return textmode_; }
 102         /// tell whether we are allowed to switch mode when producing latex code
 103         void lockedMode(bool locked);
 104         /// tell whether we are allowed to switch mode when producing latex code
 105         bool lockedMode() const { return locked_; }
 106         /// tell whether to use only ascii chars when producing latex code
 107         void asciiOnly(bool ascii);
 108         /// tell whether to use only ascii chars when producing latex code
 109         bool asciiOnly() const { return ascii_; }
 110         /// tell whether we are in a MathClass inset
 111         void inMathClass(bool mathclass) { mathclass_ = mathclass; }
 112         /// tell whether we are in a MathClass inset
 113         bool inMathClass() const { return mathclass_; }
 114         /// LaTeX encoding
 115         Encoding const * encoding() const { return encoding_; }
 116
 117         /// Temporarily change the TexRow information about the outer row entry.
 118         Changer changeRowEntry(TexRow::RowEntry entry);
 119         /// TexRow::starts the innermost outer math inset
 120         /// returns true if the outer row entry will appear at this line
 121         bool startOuterRow();
 122 private:
 123         ///
 124         otexrowstream & os_;
 125         /// do we have to write \\protect sometimes
 126         bool fragile_ = false;
 127         /// are we at the beginning of an MathData?
 128         bool firstitem_ = false;
 129         /// are we writing to .tex?
 130         int latex_ = false;
 131         /// output type (default, source preview, instant preview)?
 132         OutputType output_ = wsDefault;
 133         /// do we have a space pending?
 134         bool pendingspace_ = false;
 135         /// do we have to write braces when a space is pending and [ follows,
 136         /// or when a prime immediately follows a superscript?
 137         bool usebraces_ = false;
 138         /// do we have a brace pending?
 139         bool pendingbrace_ = false;
 140         /// are we in text mode when producing latex code?
 141         bool textmode_ = false;
 142         /// are we allowed to switch mode when producing latex code?
 143         bool locked_ = false;
 144         /// should we use only ascii chars when producing latex code?
 145         bool ascii_ = false;
 146         /// are we allowed to output an immediately following newline?
 147         bool canbreakline_ = true;
 148         /// should we take care for striking out display math?
 149         bool mathsout_ = false;
 150         /// what ulem command are we inside (none, underline, strikeout)?
 151         UlemCmdType ulemcmd_ = NONE;
 152         ///
 153         int line_ = 0;
 154         ///
 155         Encoding const * encoding_ = nullptr;
 156         /// Row entry we are in
 157         TexRow::RowEntry row_entry_ = TexRow::row_none;
 158         /// whether we are in a MathClass inset
 159         bool mathclass_ = false;
 160 };
 161
 162 ///
 163 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, MathAtom const &);
 164 ///
 165 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, MathData const &);
 166 ///
 167 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, docstring const &);
 168 ///
 169 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, char const * const);
 170 ///
 171 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, char);
 172 ///
 173 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, int);
 174 ///
 175 TeXMathStream & operator<<(TeXMathStream &, unsigned int);
 176
 177 /// ensure correct mode, possibly by opening \ensuremath or \lyxmathsym
 178 bool ensureMath(TeXMathStream & os, bool needs_mathmode = true,
 179                 bool macro = false, bool textmode_macro = false);
 180
 181 /// ensure the requested mode, possibly by closing \ensuremath or \lyxmathsym
 182 int ensureMode(TeXMathStream & os, InsetMath::mode_type mode, bool locked, bool ascii);
 183
 184
 185 /**
 186  * MathEnsurer - utility class for ensuring math mode
 187  *
 188  * A local variable of this type can be used to either ensure math mode
 189  * or delay the writing of a pending brace when outputting LaTeX.
 190  * A LyX InsetMathMacro is always assumed needing a math mode environment, while
 191  * no assumption is made for macros defined through \newcommand or \def.
 192  *
 193  * Example 1:
 194  *
 195  *      MathEnsurer ensurer(os);
 196  *
 197  * If not already in math mode, inserts an \ensuremath command followed
 198  * by an open brace. This brace will be automatically closed when exiting
 199  * math mode. Math mode is automatically exited when writing something
 200  * that doesn't explicitly require math mode.
 201  *
 202  * Example 2:
 203  *
 204  *      MathEnsurer ensurer(os, false);
 205  *
 206  * Simply suspend writing a closing brace until the end of ensurer's scope.
 207  *
 208  * Example 3:
 209  *
 210  *      MathEnsurer ensurer(os, needs_mathmode, true, textmode_macro);
 211  *
 212  * This form is mainly used for math macros as they are treated specially.
 213  * In essence, the macros defined in the lib/symbols file and tagged as
 214  * textmode will be enclosed in \lyxmathsym if they appear in a math mode
 215  * environment, while macros defined in the preamble or ERT are left as is.
 216  * The third parameter must be set to true and the fourth parameter has also
 217  * to be specified. Only the following 3 different cases are handled.
 218  *
 219  * When the needs_mathmode parameter is true the behavior is as in Example 1.
 220  * This is the case for a LyX InsetMathMacro or a macro not tagged as textmode.
 221  *
 222  * When the needs_mathmode and textmode_macro parameters are both false the
 223  * macro is left in the same (text or math mode) environment it was entered.
 224  * This is because it is assumed that the macro was designed for that mode
 225  * and we have no way to tell the contrary.
 226  * This is the case for macros defined by using \newcommand or \def in ERT.
 227  *
 228  * When the needs_mathmode parameter is false while textmode_macro is true the
 229  * macro will be enclosed in \lyxmathsym if it appears in a math mode environment.
 230  * This is the case for the macros tagged as textmode in lib/symbols.
 231  */
 232 class MathEnsurer
 233 {
 234 public:
 235         ///
 236         explicit MathEnsurer(TeXMathStream & os, bool needs_mathmode = true,
 237                              bool macro = false, bool textmode_macro = false)
 238                 : os_(os), brace_(ensureMath(os, needs_mathmode, macro, textmode_macro)) {}
 239         ///
 240         ~MathEnsurer() { os_.pendingBrace(brace_); }
 241 private:
 242         ///
 243         TeXMathStream & os_;
 244         ///
 245         bool brace_;
 246 };
 247
 248
 249 /**
 250  * ModeSpecifier - utility class for specifying a given mode (math or text)
 251  *
 252  * A local variable of this type can be used to specify that a command or
 253  * environment works in a given mode. For example, \mbox works in text
 254  * mode, but \boxed works in math mode. Note that no mode changing commands
 255  * are needed, but we have to track the current mode, hence this class.
 256  * This is only used when exporting to latex and helps determining whether
 257  * the mode needs being temporarily switched when a command would not work
 258  * in the current mode. As there are cases where this switching is to be
 259  * avoided, the optional third parameter can be used to lock the mode.
 260  * When the mode is locked, the optional fourth parameter specifies whether
 261  * strings are to be output by using a suitable ascii representation.
 262  *
 263  * Example 1:
 264  *
 265  *      ModeSpecifier specifier(os, TEXT_MODE);
 266  *
 267  * Sets the current mode to text mode and allows mode switching.
 268  *
 269  * Example 2:
 270  *
 271  *      ModeSpecifier specifier(os, TEXT_MODE, true);
 272  *
 273  * Sets the current mode to text mode and disallows mode switching.
 274  *
 275  * Example 3:
 276  *
 277  *      ModeSpecifier specifier(os, TEXT_MODE, true, true);
 278  *
 279  * Sets the current mode to text mode, disallows mode switching, and outputs
 280  * strings as ascii only.
 281  *
 282  * At the end of specifier's scope the mode is reset to its previous value.
 283  */
 284 class ModeSpecifier
 285 {
 286 public:
 287         ///
 288         explicit ModeSpecifier(TeXMathStream & os, InsetMath::mode_type mode,
 289                                bool locked = false, bool ascii = false)
 290                 : os_(os), oldmodes_(ensureMode(os, mode, locked, ascii)) {}
 291         ///
 292         ~ModeSpecifier()
 293         {
 294                 os_.textMode(oldmodes_ & 0x01);
 295                 os_.lockedMode(oldmodes_ & 0x02);
 296                 os_.asciiOnly(oldmodes_ & 0x04);
 297         }
 298 private:
 299         ///
 300         TeXMathStream & os_;
 301         ///
 302         int oldmodes_;
 303 };
 304
 305
 306
 307 //
 308 //  MathML
 309 //
 310
 311
 312 /// Start tag.
 313 class MTag {
 314 public:
 315         ///
 316         MTag(char const * const tag, std::string const & attr = std::string())
 317                 : tag_(tag), attr_(attr) {}
 318         ///
 319         char const * const tag_;
 320         ///
 321         std::string attr_;
 322 };
 323
 324 /// Start inline tag.
 325 class MTagInline {
 326 public:
 327         ///
 328         MTagInline(char const * const tag, std::string const & attr = std::string())
 329                 : tag_(tag), attr_(attr) {}
 330         ///
 331         char const * const tag_;
 332         ///
 333         std::string attr_;
 334 };
 335
 336
 337 /// End tag.
 338 class ETag {
 339 public:
 340         ///
 341         explicit ETag(char const * const tag) : tag_(tag) {}
 342         ///
 343         char const * const tag_;
 344 };
 345
 346
 347 /// End inlinetag.
 348 class ETagInline {
 349 public:
 350         ///
 351         explicit ETagInline(char const * const tag) : tag_(tag) {}
 352         ///
 353         char const * const tag_;
 354 };
 355
 356
 357 /// Compound tag (no content, directly closed).
 358 class CTag {
 359 public:
 360         ///
 361         CTag(char const * const tag, std::string const & attr = "")
 362             : tag_(tag), attr_(attr) {}
 363         ///
 364         char const * const tag_;
 365     ///
 366     std::string attr_;
 367 };
 368
 369
 370 /// Throw MathExportException to signal that the attempt to export
 371 /// some math in the current format did not succeed. E.g., we can't
 372 /// export xymatrix as MathML, so that will throw, and we'll fall back
 373 /// to images.
 374 class MathExportException : public std::exception {};
 375
 376
 377 class MathMLStream {
 378 public:
 379         /// Builds a stream proxy for os; the MathML namespace is given by xmlns (supposed to be already defined elsewhere in the document).
 380         explicit MathMLStream(odocstream & os, std::string const & xmlns = "", bool xmlMode = false);
 381         ///
 382         void cr();
 383         ///
 384         odocstream & os() { return os_; }
 385         ///
 386         int line() const { return line_; }
 387         ///
 388         int & tab() { return tab_; }
 389         ///
 390         friend MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, char const *);
 391         ///
 392         void defer(docstring const &);
 393         ///
 394         void defer(std::string const &);
 395         ///
 396         docstring deferred() const;
 397         ///
 398         bool inText() const { return in_text_; }
 399         ///
 400         std::string xmlns() const { return xmlns_; }
 401         ///
 402         bool xmlMode() const { return xml_mode_; }
 403         /// Returns the tag name prefixed by the name space if needed.
 404         std::string namespacedTag(std::string const & tag) const {
 405                 return (xmlns().empty() ? "" : xmlns() + ":") + tag;
 406         }
 407         /// Returns the current math style in the stream.
 408         const MathStyle & getFontMathStyle() const { return font_math_style_; }
 409         /// Returns the current math style in the stream.
 410         void setFontMathStyle(const MathStyle style) { font_math_style_ = style; }
 411 private:
 412         ///
 413         void setTextMode(bool t) { in_text_ = t; }
 414         ///
 415         odocstream & os_;
 416         ///
 417         int tab_;
 418         ///
 419         int line_;
 420         ///
 421         bool in_text_;
 422         ///
 423         odocstringstream deferred_;
 424         ///
 425         std::string xmlns_;
 426         ///
 427         bool xml_mode_;
 428         /// The only important part of a FontInfo object.
 429         MathStyle font_math_style_;
 430         ///
 431         friend class SetMode;
 432 };
 433
 434 ///
 435 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, MathAtom const &);
 436 ///
 437 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, MathData const &);
 438 ///
 439 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, docstring const &);
 440 ///
 441 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, char const *);
 442 ///
 443 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, char);
 444 ///
 445 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, char_type);
 446 ///
 447 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, MTag const &);
 448 ///
 449 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, MTagInline const &);
 450 ///
 451 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, ETag const &);
 452 ///
 453 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, ETagInline const &);
 454 ///
 455 MathMLStream & operator<<(MathMLStream &, CTag const &);
 456
 457
 458 /// A simpler version of ModeSpecifier, for MathML
 459 class SetMode {
 460 public:
 461         ///
 462         explicit SetMode(MathMLStream & ms, bool text);
 463         ///
 464         ~SetMode();
 465 private:
 466         ///
 467         MathMLStream & ms_;
 468         ///
 469         bool was_text_;
 470 };
 471
 472
 473 class HtmlStream {
 474 public:
 475         ///
 476         explicit HtmlStream(odocstream & os);
 477         ///
 478         void cr();
 479         ///
 480         odocstream & os() { return os_; }
 481         ///
 482         int line() const { return line_; }
 483         ///
 484         int & tab() { return tab_; }
 485         ///
 486         friend HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, char const *);
 487         ///
 488         void defer(docstring const &);
 489         ///
 490         void defer(std::string const &);
 491         ///
 492         docstring deferred() const;
 493         ///
 494         bool inText() const { return in_text_; }
 495 private:
 496         ///
 497         void setTextMode(bool t) { in_text_ = t; }
 498         ///
 499         odocstream & os_;
 500         ///
 501         int tab_;
 502         ///
 503         int line_;
 504         ///
 505         bool in_text_;
 506         ///
 507         odocstringstream deferred_;
 508         ///
 509         friend class SetHTMLMode;
 510 };
 511
 512 ///
 513 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, MathAtom const &);
 514 ///
 515 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, MathData const &);
 516 ///
 517 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, docstring const &);
 518 ///
 519 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, char const *);
 520 ///
 521 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, char);
 522 ///
 523 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, char_type);
 524 ///
 525 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, MTag const &);
 526 ///
 527 HtmlStream & operator<<(HtmlStream &, ETag const &);
 528
 529
 530 class SetHTMLMode {
 531 public:
 532         ///
 533         explicit SetHTMLMode(HtmlStream & os, bool text);
 534         ///
 535         ~SetHTMLMode();
 536 private:
 537         ///
 538         HtmlStream & os_;
 539         ///
 540         bool was_text_;
 541 };
 542
 543
 544 //
 545 // Debugging
 546 //
 547
 548 class NormalStream {
 549 public:
 550         ///
 551         explicit NormalStream(odocstream & os) : os_(os) {}
 552         ///
 553         odocstream & os() { return os_; }
 554 private:
 555         ///
 556         odocstream & os_;
 557 };
 558
 559 ///
 560 NormalStream & operator<<(NormalStream &, MathAtom const &);
 561 ///
 562 NormalStream & operator<<(NormalStream &, MathData const &);
 563 ///
 564 NormalStream & operator<<(NormalStream &, docstring const &);
 565 ///
 566 NormalStream & operator<<(NormalStream &, char const *);
 567 ///
 568 NormalStream & operator<<(NormalStream &, char);
 569 ///
 570 NormalStream & operator<<(NormalStream &, int);
 571
 572
 573 //
 574 // Maple
 575 //
 576
 577
 578 class MapleStream {
 579 public:
 580         ///
 581         explicit MapleStream(odocstream & os) : os_(os) {}
 582         ///
 583         odocstream & os() { return os_; }
 584 private:
 585         ///
 586         odocstream & os_;
 587 };
 588
 589
 590 ///
 591 MapleStream & operator<<(MapleStream &, MathAtom const &);
 592 ///
 593 MapleStream & operator<<(MapleStream &, MathData const &);
 594 ///
 595 MapleStream & operator<<(MapleStream &, docstring const &);
 596 ///
 597 MapleStream & operator<<(MapleStream &, char_type);
 598 ///
 599 MapleStream & operator<<(MapleStream &, char const *);
 600 ///
 601 MapleStream & operator<<(MapleStream &, char);
 602 ///
 603 MapleStream & operator<<(MapleStream &, int);
 604
 605
 606 //
 607 // Maxima
 608 //
 609
 610
 611 class MaximaStream {
 612 public:
 613         ///
 614         explicit MaximaStream(odocstream & os) : os_(os) {}
 615         ///
 616         odocstream & os() { return os_; }
 617 private:
 618         ///
 619         odocstream & os_;
 620 };
 621
 622
 623 ///
 624 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, MathAtom const &);
 625 ///
 626 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, MathData const &);
 627 ///
 628 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, docstring const &);
 629 ///
 630 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, char_type);
 631 ///
 632 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, char const *);
 633 ///
 634 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, char);
 635 ///
 636 MaximaStream & operator<<(MaximaStream &, int);
 637
 638
 639 //
 640 // Mathematica
 641 //
 642
 643
 644 class MathematicaStream {
 645 public:
 646         ///
 647         explicit MathematicaStream(odocstream & os) : os_(os) {}
 648         ///
 649         odocstream & os() { return os_; }
 650 private:
 651         ///
 652         odocstream & os_;
 653 };
 654
 655
 656 ///
 657 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, MathAtom const &);
 658 ///
 659 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, MathData const &);
 660 ///
 661 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, docstring const &);
 662 ///
 663 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, char const *);
 664 ///
 665 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, char);
 666 ///
 667 MathematicaStream & operator<<(MathematicaStream &, int);
 668
 669
 670 //
 671 // Octave
 672 //
 673
 674
 675 class OctaveStream {
 676 public:
 677         ///
 678         explicit OctaveStream(odocstream & os) : os_(os) {}
 679         ///
 680         odocstream & os() { return os_; }
 681 private:
 682         ///
 683         odocstream & os_;
 684 };
 685
 686 ///
 687 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, MathAtom const &);
 688 ///
 689 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, MathData const &);
 690 ///
 691 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, docstring const &);
 692 ///
 693 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, char_type);
 694 ///
 695 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, char const *);
 696 ///
 697 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, char);
 698 ///
 699 OctaveStream & operator<<(OctaveStream &, int);
 700
 701
 702 docstring convertDelimToXMLEscape(docstring const & name, bool xmlmode);
 703
 704 } // namespace lyx
 705
 706 #endif