Quelle  cairo-rectangular-scan-converter.c   Sprache: C

/* cairo - a vector graphics library with display and print output
 *
 * Copyright © 2009 Intel Corporation
 *
 * This library is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it either under the terms of the GNU Lesser General Public
 * License version 2.1 as published by the Free Software Foundation
 * (the "LGPL") or, at your option, under the terms of the Mozilla
 * Public License Version 1.1 (the "MPL"). If you do not alter this
 * notice, a recipient may use your version of this file under either
 * the MPL or the LGPL.
 *
 * You should have received a copy of the LGPL along with this library
 * in the file COPYING-LGPL-2.1; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Suite 500, Boston, MA 02110-1335, USA
 * You should have received a copy of the MPL along with this library
 * in the file COPYING-MPL-1.1
 *
 * The contents of this file are subject to the Mozilla Public License
 * Version 1.1 (the "License"); you may not use this file except in
 * compliance with the License. You may obtain a copy of the License at
 * http://www.mozilla.org/MPL/
 *
 * This software is distributed on an "AS IS" basis, WITHOUT WARRANTY
 * OF ANY KIND, either express or implied. See the LGPL or the MPL for
 * the specific language governing rights and limitations.
 *
 * The Original Code is the cairo graphics library.
 *
 * Contributor(s):
 * Chris Wilson <chris@chris-wilson.co.uk>
 */

#include "cairoint.h"

#include "cairo-combsort-inline.h"
#include "cairo-error-private.h"
#include "cairo-freelist-private.h"
#include "cairo-list-private.h"
#include "cairo-spans-private.h"

#include <setjmp.h>

typedef struct _rectangle {
    struct _rectangle *next, *prev;
    cairo_fixed_t left, right;
    cairo_fixed_t top, bottom;
    int32_t top_y, bottom_y;
    int dir;
} rectangle_t;

#define UNROLL3(x) x x x

/* the parent is always given by index/2 */
#define PQ_PARENT_INDEX(i) ((i) >> 1)
#define PQ_FIRST_ENTRY 1

/* left and right children are index * 2 and (index * 2) +1 respectively */
#define PQ_LEFT_CHILD_INDEX(i) ((i) << 1)

typedef struct _pqueue {
    int size, max_size;

    rectangle_t **elements;
    rectangle_t *elements_embedded[1024];
} pqueue_t;

typedef struct {
    rectangle_t **start;
    pqueue_t stop;
    rectangle_t head, tail;
    rectangle_t *insert_cursor;
    int32_t current_y;
    int32_t xmin, xmax;

    struct coverage {
 struct cell {
     struct cell *prev, *next;
     int x, covered, uncovered;
 } head, tail, *cursor;
 unsigned int count;
 cairo_freepool_t pool;
    } coverage;

    cairo_half_open_span_t spans_stack[CAIRO_STACK_ARRAY_LENGTH (cairo_half_open_span_t)];
    cairo_half_open_span_t *spans;
    unsigned int num_spans;
    unsigned int size_spans;

    jmp_buf jmpbuf;
} sweep_line_t;

static inline int
rectangle_compare_start (const rectangle_t *a,
    const rectangle_t *b)
{
    int cmp;

    cmp = a->top_y - b->top_y;
    if (cmp)
 return cmp;

    return a->left - b->left;
}

static inline int
rectangle_compare_stop (const rectangle_t *a,
   const rectangle_t *b)
{
    return a->bottom_y - b->bottom_y;
}

static inline void
pqueue_init (pqueue_t *pq)
{
    pq->max_size = ARRAY_LENGTH (pq->elements_embedded);
    pq->size = 0;

    pq->elements = pq->elements_embedded;
    pq->elements[PQ_FIRST_ENTRY] = NULL;
}

static inline void
pqueue_fini (pqueue_t *pq)
{
    if (pq->elements != pq->elements_embedded)
 free (pq->elements);
}

static cairo_bool_t
pqueue_grow (pqueue_t *pq)
{
    rectangle_t **new_elements;
    pq->max_size *= 2;

    if (pq->elements == pq->elements_embedded) {
 new_elements = _cairo_malloc_ab (pq->max_size,
      sizeof (rectangle_t *));
 if (unlikely (new_elements == NULL))
     return FALSE;

 memcpy (new_elements, pq->elements_embedded,
  sizeof (pq->elements_embedded));
    } else {
 new_elements = _cairo_realloc_ab (pq->elements,
       pq->max_size,
       sizeof (rectangle_t *));
 if (unlikely (new_elements == NULL))
     return FALSE;
    }

    pq->elements = new_elements;
    return TRUE;
}

static inline void
pqueue_push (sweep_line_t *sweep, rectangle_t *rectangle)
{
    rectangle_t **elements;
    int i, parent;

    if (unlikely (sweep->stop.size + 1 == sweep->stop.max_size)) {
 if (unlikely (! pqueue_grow (&sweep->stop)))
     longjmp (sweep->jmpbuf,
       _cairo_error (CAIRO_STATUS_NO_MEMORY));
    }

    elements = sweep->stop.elements;
    for (i = ++sweep->stop.size;
  i != PQ_FIRST_ENTRY &&
  rectangle_compare_stop (rectangle,
     elements[parent = PQ_PARENT_INDEX (i)]) < 0;
  i = parent)
    {
 elements[i] = elements[parent];
    }

    elements[i] = rectangle;
}

static inline void
pqueue_pop (pqueue_t *pq)
{
    rectangle_t **elements = pq->elements;
    rectangle_t *tail;
    int child, i;

    tail = elements[pq->size--];
    if (pq->size == 0) {
 elements[PQ_FIRST_ENTRY] = NULL;
 return;
    }

    for (i = PQ_FIRST_ENTRY;
  (child = PQ_LEFT_CHILD_INDEX (i)) <= pq->size;
  i = child)
    {
 if (child != pq->size &&
     rectangle_compare_stop (elements[child+1],
        elements[child]) < 0)
 {
     child++;
 }

 if (rectangle_compare_stop (elements[child], tail) >= 0)
     break;

 elements[i] = elements[child];
    }
    elements[i] = tail;
}

static inline rectangle_t *
peek_stop (sweep_line_t *sweep)
{
    return sweep->stop.elements[PQ_FIRST_ENTRY];
}

CAIRO_COMBSORT_DECLARE (rectangle_sort, rectangle_t *, rectangle_compare_start)

static void
sweep_line_init (sweep_line_t *sweep)
{
    sweep->head.left = INT_MIN;
    sweep->head.next = &sweep->tail;
    sweep->tail.left = INT_MAX;
    sweep->tail.prev = &sweep->head;
    sweep->insert_cursor = &sweep->tail;

    _cairo_freepool_init (&sweep->coverage.pool, sizeof (struct cell));

    sweep->spans = sweep->spans_stack;
    sweep->size_spans = ARRAY_LENGTH (sweep->spans_stack);

    sweep->coverage.head.prev = NULL;
    sweep->coverage.head.x = INT_MIN;
    sweep->coverage.tail.next = NULL;
    sweep->coverage.tail.x = INT_MAX;

    pqueue_init (&sweep->stop);
}

static void
sweep_line_fini (sweep_line_t *sweep)
{
    _cairo_freepool_fini (&sweep->coverage.pool);
    pqueue_fini (&sweep->stop);

    if (sweep->spans != sweep->spans_stack)
 free (sweep->spans);
}

static inline void
add_cell (sweep_line_t *sweep, int x, int covered, int uncovered)
{
    struct cell *cell;

    cell = sweep->coverage.cursor;
    if (cell->x > x) {
 do {
     UNROLL3({
  if (cell->prev->x < x)
      break;
  cell = cell->prev;
     })
 } while (TRUE);
    } else {
 if (cell->x == x)
     goto found;

 do {
     UNROLL3({
  cell = cell->next;
  if (cell->x >= x)
      break;
     })
 } while (TRUE);
    }

    if (x != cell->x) {
 struct cell *c;

 sweep->coverage.count++;

 c = _cairo_freepool_alloc (&sweep->coverage.pool);
 if (unlikely (c == NULL)) {
     longjmp (sweep->jmpbuf,
       _cairo_error (CAIRO_STATUS_NO_MEMORY));
 }

 cell->prev->next = c;
 c->prev = cell->prev;
 c->next = cell;
 cell->prev = c;

 c->x = x;
 c->covered = 0;
 c->uncovered = 0;

 cell = c;
    }

found:
    cell->covered += covered;
    cell->uncovered += uncovered;
    sweep->coverage.cursor = cell;
}

static inline void
_active_edges_to_spans (sweep_line_t *sweep)
{
    int32_t y = sweep->current_y;
    rectangle_t *rectangle;
    int coverage, prev_coverage;
    int prev_x;
    struct cell *cell;

    sweep->num_spans = 0;
    if (sweep->head.next == &sweep->tail)
 return;

    sweep->coverage.head.next = &sweep->coverage.tail;
    sweep->coverage.tail.prev = &sweep->coverage.head;
    sweep->coverage.cursor = &sweep->coverage.tail;
    sweep->coverage.count = 0;

    /* XXX cell coverage only changes when a rectangle appears or
     * disappears. Try only modifying coverage at such times.
     */
    for (rectangle = sweep->head.next;
  rectangle != &sweep->tail;
  rectangle = rectangle->next)
    {
 int height;
 int frac, i;

 if (y == rectangle->bottom_y) {
     height = rectangle->bottom & CAIRO_FIXED_FRAC_MASK;
     if (height == 0)
  continue;
 } else
     height = CAIRO_FIXED_ONE;
 if (y == rectangle->top_y)
     height -= rectangle->top & CAIRO_FIXED_FRAC_MASK;
 height *= rectangle->dir;

 i = _cairo_fixed_integer_part (rectangle->left),
 frac = _cairo_fixed_fractional_part (rectangle->left);
 add_cell (sweep, i,
    (CAIRO_FIXED_ONE-frac) * height,
    frac * height);

 i = _cairo_fixed_integer_part (rectangle->right),
 frac = _cairo_fixed_fractional_part (rectangle->right);
 add_cell (sweep, i,
    -(CAIRO_FIXED_ONE-frac) * height,
    -frac * height);
    }

    if (2*sweep->coverage.count >= sweep->size_spans) {
 unsigned size;

 size = sweep->size_spans;
 while (size <= 2*sweep->coverage.count)
     size <<= 1;

 if (sweep->spans != sweep->spans_stack)
     free (sweep->spans);

 sweep->spans = _cairo_malloc_ab (size, sizeof (cairo_half_open_span_t));
 if (unlikely (sweep->spans == NULL))
     longjmp (sweep->jmpbuf, _cairo_error (CAIRO_STATUS_NO_MEMORY));

 sweep->size_spans = size;
    }

    prev_coverage = coverage = 0;
    prev_x = INT_MIN;
    for (cell = sweep->coverage.head.next; cell != &sweep->coverage.tail; cell = cell->next) {
 if (cell->x != prev_x && coverage != prev_coverage) {
     int n = sweep->num_spans++;
     int c = coverage >> (CAIRO_FIXED_FRAC_BITS * 2 - 8);
     sweep->spans[n].x = prev_x;
     sweep->spans[n].inverse = 0;
     sweep->spans[n].coverage = c - (c >> 8);
     prev_coverage = coverage;
 }

 coverage += cell->covered;
 if (coverage != prev_coverage) {
     int n = sweep->num_spans++;
     int c = coverage >> (CAIRO_FIXED_FRAC_BITS * 2 - 8);
     sweep->spans[n].x = cell->x;
     sweep->spans[n].inverse = 0;
     sweep->spans[n].coverage = c - (c >> 8);
     prev_coverage = coverage;
 }
 coverage += cell->uncovered;
 prev_x = cell->x + 1;
    }
    _cairo_freepool_reset (&sweep->coverage.pool);

    if (sweep->num_spans) {
 if (prev_x <= sweep->xmax) {
     int n = sweep->num_spans++;
     int c = coverage >> (CAIRO_FIXED_FRAC_BITS * 2 - 8);
     sweep->spans[n].x = prev_x;
     sweep->spans[n].inverse = 0;
     sweep->spans[n].coverage = c - (c >> 8);
 }

 if (coverage && prev_x < sweep->xmax) {
     int n = sweep->num_spans++;
     sweep->spans[n].x = sweep->xmax;
     sweep->spans[n].inverse = 1;
     sweep->spans[n].coverage = 0;
 }
    }
}

static inline void
sweep_line_delete (sweep_line_t *sweep,
        rectangle_t *rectangle)
{
    if (sweep->insert_cursor == rectangle)
 sweep->insert_cursor = rectangle->next;

    rectangle->prev->next = rectangle->next;
    rectangle->next->prev = rectangle->prev;

    pqueue_pop (&sweep->stop);
}

static inline void
sweep_line_insert (sweep_line_t *sweep,
     rectangle_t *rectangle)
{
    rectangle_t *pos;

    pos = sweep->insert_cursor;
    if (pos->left != rectangle->left) {
 if (pos->left > rectangle->left) {
     do {
  UNROLL3({
      if (pos->prev->left < rectangle->left)
   break;
      pos = pos->prev;
  })
     } while (TRUE);
 } else {
     do {
  UNROLL3({
      pos = pos->next;
      if (pos->left >= rectangle->left)
   break;
  });
     } while (TRUE);
 }
    }

    pos->prev->next = rectangle;
    rectangle->prev = pos->prev;
    rectangle->next = pos;
    pos->prev = rectangle;
    sweep->insert_cursor = rectangle;

    pqueue_push (sweep, rectangle);
}

static void
render_rows (sweep_line_t *sweep_line,
      cairo_span_renderer_t *renderer,
      int height)
{
    cairo_status_t status;

    _active_edges_to_spans (sweep_line);

    status = renderer->render_rows (renderer,
        sweep_line->current_y, height,
        sweep_line->spans,
        sweep_line->num_spans);
    if (unlikely (status))
 longjmp (sweep_line->jmpbuf, status);
}

static cairo_status_t
generate (cairo_rectangular_scan_converter_t *self,
   cairo_span_renderer_t *renderer,
   rectangle_t **rectangles)
{
    sweep_line_t sweep_line;
    rectangle_t *start, *stop;
    cairo_status_t status;

    sweep_line_init (&sweep_line);
    sweep_line.xmin = _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p1.x);
    sweep_line.xmax = _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p2.x);
    sweep_line.start = rectangles;
    if ((status = setjmp (sweep_line.jmpbuf)))
 goto out;

    sweep_line.current_y = _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p1.y);
    start = *sweep_line.start++;
    do {
 if (start->top_y != sweep_line.current_y) {
     render_rows (&sweep_line, renderer,
    start->top_y - sweep_line.current_y);
     sweep_line.current_y = start->top_y;
 }

 do {
     sweep_line_insert (&sweep_line, start);
     start = *sweep_line.start++;
     if (start == NULL)
  goto end;
     if (start->top_y != sweep_line.current_y)
  break;
 } while (TRUE);

 render_rows (&sweep_line, renderer, 1);

 stop = peek_stop (&sweep_line);
 while (stop->bottom_y == sweep_line.current_y) {
     sweep_line_delete (&sweep_line, stop);
     stop = peek_stop (&sweep_line);
     if (stop == NULL)
  break;
 }

 sweep_line.current_y++;

 while (stop != NULL && stop->bottom_y < start->top_y) {
     if (stop->bottom_y != sweep_line.current_y) {
  render_rows (&sweep_line, renderer,
        stop->bottom_y - sweep_line.current_y);
  sweep_line.current_y = stop->bottom_y;
     }

     render_rows (&sweep_line, renderer, 1);

     do {
  sweep_line_delete (&sweep_line, stop);
  stop = peek_stop (&sweep_line);
     } while (stop != NULL && stop->bottom_y == sweep_line.current_y);

     sweep_line.current_y++;
 }
    } while (TRUE);

  end:
    render_rows (&sweep_line, renderer, 1);

    stop = peek_stop (&sweep_line);
    while (stop->bottom_y == sweep_line.current_y) {
 sweep_line_delete (&sweep_line, stop);
 stop = peek_stop (&sweep_line);
 if (stop == NULL)
     goto out;
    }

    while (++sweep_line.current_y < _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p2.y)) {
 if (stop->bottom_y != sweep_line.current_y) {
     render_rows (&sweep_line, renderer,
    stop->bottom_y - sweep_line.current_y);
     sweep_line.current_y = stop->bottom_y;
 }

 render_rows (&sweep_line, renderer, 1);

 do {
     sweep_line_delete (&sweep_line, stop);
     stop = peek_stop (&sweep_line);
     if (stop == NULL)
  goto out;
 } while (stop->bottom_y == sweep_line.current_y);

    }

  out:
    sweep_line_fini (&sweep_line);

    return status;
}
static void generate_row(cairo_span_renderer_t *renderer,
    const rectangle_t *r,
    int y, int h,
    uint16_t coverage)
{
    cairo_half_open_span_t spans[4];
    unsigned int num_spans = 0;
    int x1 = _cairo_fixed_integer_part (r->left);
    int x2 = _cairo_fixed_integer_part (r->right);
    if (x2 > x1) {
 if (! _cairo_fixed_is_integer (r->left)) {
     spans[num_spans].x = x1;
     spans[num_spans].coverage =
  coverage * (256 - _cairo_fixed_fractional_part (r->left)) >> 8;
     num_spans++;
     x1++;
 }

 if (x2 > x1) {
     spans[num_spans].x = x1;
     spans[num_spans].coverage = coverage - (coverage >> 8);
     num_spans++;
 }

 if (! _cairo_fixed_is_integer (r->right)) {
     spans[num_spans].x = x2++;
     spans[num_spans].coverage =
  coverage * _cairo_fixed_fractional_part (r->right) >> 8;
     num_spans++;
 }
    } else {
 spans[num_spans].x = x2++;
 spans[num_spans].coverage = coverage * (r->right - r->left) >> 8;
 num_spans++;
    }

    spans[num_spans].x = x2;
    spans[num_spans].coverage = 0;
    num_spans++;

    renderer->render_rows (renderer, y, h, spans, num_spans);
}

static cairo_status_t
generate_box (cairo_rectangular_scan_converter_t *self,
       cairo_span_renderer_t *renderer)
{
    const rectangle_t *r = self->chunks.base;
    int y1 = _cairo_fixed_integer_part (r->top);
    int y2 = _cairo_fixed_integer_part (r->bottom);
    if (y2 > y1) {
 if (! _cairo_fixed_is_integer (r->top)) {
     generate_row(renderer, r, y1, 1,
    256 - _cairo_fixed_fractional_part (r->top));
     y1++;
 }

 if (y2 > y1)
     generate_row(renderer, r, y1, y2-y1, 256);

 if (! _cairo_fixed_is_integer (r->bottom))
     generate_row(renderer, r, y2, 1,
    _cairo_fixed_fractional_part (r->bottom));
    } else
 generate_row(renderer, r, y1, 1, r->bottom - r->top);

    return CAIRO_STATUS_SUCCESS;
}

static cairo_status_t
_cairo_rectangular_scan_converter_generate (void   *converter,
         cairo_span_renderer_t *renderer)
{
    cairo_rectangular_scan_converter_t *self = converter;
    rectangle_t *rectangles_stack[CAIRO_STACK_ARRAY_LENGTH (rectangle_t *)];
    rectangle_t **rectangles;
    struct _cairo_rectangular_scan_converter_chunk *chunk;
    cairo_status_t status;
    int i, j;

    if (unlikely (self->num_rectangles == 0)) {
 return renderer->render_rows (renderer,
          _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p1.y),
          _cairo_fixed_integer_part (self->extents.p2.y - self->extents.p1.y),
          NULL, 0);
    }

    if (self->num_rectangles == 1)
 return generate_box (self, renderer);

    rectangles = rectangles_stack;
    if (unlikely (self->num_rectangles >= ARRAY_LENGTH (rectangles_stack))) {
 rectangles = _cairo_malloc_ab (self->num_rectangles + 1,
           sizeof (rectangle_t *));
 if (unlikely (rectangles == NULL))
     return _cairo_error (CAIRO_STATUS_NO_MEMORY);
    }

    j = 0;
    for (chunk = &self->chunks; chunk != NULL; chunk = chunk->next) {
 rectangle_t *rectangle;

 rectangle = chunk->base;
 for (i = 0; i < chunk->count; i++)
     rectangles[j++] = &rectangle[i];
    }
    rectangle_sort (rectangles, j);
    rectangles[j] = NULL;

    status = generate (self, renderer, rectangles);

    if (rectangles != rectangles_stack)
 free (rectangles);

    return status;
}

static rectangle_t *
_allocate_rectangle (cairo_rectangular_scan_converter_t *self)
{
    rectangle_t *rectangle;
    struct _cairo_rectangular_scan_converter_chunk *chunk;

    chunk = self->tail;
    if (chunk->count == chunk->size) {
 int size;

 size = chunk->size * 2;
 chunk->next = _cairo_malloc_ab_plus_c (size,
            sizeof (rectangle_t),
            sizeof (struct _cairo_rectangular_scan_converter_chunk));

 if (unlikely (chunk->next == NULL))
     return NULL;

 chunk = chunk->next;
 chunk->next = NULL;
 chunk->count = 0;
 chunk->size = size;
 chunk->base = chunk + 1;
 self->tail = chunk;
    }

    rectangle = chunk->base;
    return rectangle + chunk->count++;
}

cairo_status_t
_cairo_rectangular_scan_converter_add_box (cairo_rectangular_scan_converter_t *self,
        const cairo_box_t *box,
        int dir)
{
    rectangle_t *rectangle;

    rectangle = _allocate_rectangle (self);
    if (unlikely (rectangle == NULL))
 return _cairo_error (CAIRO_STATUS_NO_MEMORY);

    rectangle->dir = dir;
    rectangle->left  = MAX (box->p1.x, self->extents.p1.x);
    rectangle->right = MIN (box->p2.x, self->extents.p2.x);
    if (unlikely (rectangle->right <= rectangle->left)) {
 self->tail->count--;
 return CAIRO_STATUS_SUCCESS;
    }

    rectangle->top = MAX (box->p1.y, self->extents.p1.y);
    rectangle->top_y  = _cairo_fixed_integer_floor (rectangle->top);
    rectangle->bottom = MIN (box->p2.y, self->extents.p2.y);
    rectangle->bottom_y = _cairo_fixed_integer_floor (rectangle->bottom);
    if (likely (rectangle->bottom > rectangle->top))
 self->num_rectangles++;
    else
 self->tail->count--;

    return CAIRO_STATUS_SUCCESS;
}

static void
_cairo_rectangular_scan_converter_destroy (void *converter)
{
    cairo_rectangular_scan_converter_t *self = converter;
    struct _cairo_rectangular_scan_converter_chunk *chunk, *next;

    for (chunk = self->chunks.next; chunk != NULL; chunk = next) {
 next = chunk->next;
 free (chunk);
    }
}

void
_cairo_rectangular_scan_converter_init (cairo_rectangular_scan_converter_t *self,
     const cairo_rectangle_int_t *extents)
{
    self->base.destroy = _cairo_rectangular_scan_converter_destroy;
    self->base.generate = _cairo_rectangular_scan_converter_generate;

    _cairo_box_from_rectangle (&self->extents, extents);

    self->chunks.base = self->buf;
    self->chunks.next = NULL;
    self->chunks.count = 0;
    self->chunks.size = sizeof (self->buf) / sizeof (rectangle_t);
    self->tail = &self->chunks;

    self->num_rectangles = 0;
}