/*      Id: eqn.c,v 1.84 2020/01/08 12:16:24 schwarze Exp  */
/*
* Copyright (c) 2011, 2014 Kristaps Dzonsons <[email protected]>
* Copyright (c) 2014,2015,2017,2018,2020 Ingo Schwarze <[email protected]>
*
* Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
* purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
* copyright notice and this permission notice appear in all copies.
*
* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
* WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
* MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
* ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
* WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
* ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
* OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
*/
#include "config.h"

#include <sys/types.h>

#include <assert.h>
#include <ctype.h>
#include <limits.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

#include "mandoc_aux.h"
#include "mandoc.h"
#include "roff.h"
#include "eqn.h"
#include "libmandoc.h"
#include "eqn_parse.h"

#define EQN_NEST_MAX     128 /* maximum nesting of defines */
#define STRNEQ(p1, sz1, p2, sz2) \
       ((sz1) == (sz2) && 0 == strncmp((p1), (p2), (sz1)))

enum    eqn_tok {
       EQN_TOK_DYAD = 0,
       EQN_TOK_VEC,
       EQN_TOK_UNDER,
       EQN_TOK_BAR,
       EQN_TOK_TILDE,
       EQN_TOK_HAT,
       EQN_TOK_DOT,
       EQN_TOK_DOTDOT,
       EQN_TOK_FWD,
       EQN_TOK_BACK,
       EQN_TOK_DOWN,
       EQN_TOK_UP,
       EQN_TOK_FAT,
       EQN_TOK_ROMAN,
       EQN_TOK_ITALIC,
       EQN_TOK_BOLD,
       EQN_TOK_SIZE,
       EQN_TOK_SUB,
       EQN_TOK_SUP,
       EQN_TOK_SQRT,
       EQN_TOK_OVER,
       EQN_TOK_FROM,
       EQN_TOK_TO,
       EQN_TOK_BRACE_OPEN,
       EQN_TOK_BRACE_CLOSE,
       EQN_TOK_GSIZE,
       EQN_TOK_GFONT,
       EQN_TOK_MARK,
       EQN_TOK_LINEUP,
       EQN_TOK_LEFT,
       EQN_TOK_RIGHT,
       EQN_TOK_PILE,
       EQN_TOK_LPILE,
       EQN_TOK_RPILE,
       EQN_TOK_CPILE,
       EQN_TOK_MATRIX,
       EQN_TOK_CCOL,
       EQN_TOK_LCOL,
       EQN_TOK_RCOL,
       EQN_TOK_DELIM,
       EQN_TOK_DEFINE,
       EQN_TOK_TDEFINE,
       EQN_TOK_NDEFINE,
       EQN_TOK_UNDEF,
       EQN_TOK_ABOVE,
       EQN_TOK__MAX,
       EQN_TOK_FUNC,
       EQN_TOK_QUOTED,
       EQN_TOK_SYM,
       EQN_TOK_EOF
};

static  const char *eqn_toks[EQN_TOK__MAX] = {
       "dyad", /* EQN_TOK_DYAD */
       "vec", /* EQN_TOK_VEC */
       "under", /* EQN_TOK_UNDER */
       "bar", /* EQN_TOK_BAR */
       "tilde", /* EQN_TOK_TILDE */
       "hat", /* EQN_TOK_HAT */
       "dot", /* EQN_TOK_DOT */
       "dotdot", /* EQN_TOK_DOTDOT */
       "fwd", /* EQN_TOK_FWD * */
       "back", /* EQN_TOK_BACK */
       "down", /* EQN_TOK_DOWN */
       "up", /* EQN_TOK_UP */
       "fat", /* EQN_TOK_FAT */
       "roman", /* EQN_TOK_ROMAN */
       "italic", /* EQN_TOK_ITALIC */
       "bold", /* EQN_TOK_BOLD */
       "size", /* EQN_TOK_SIZE */
       "sub", /* EQN_TOK_SUB */
       "sup", /* EQN_TOK_SUP */
       "sqrt", /* EQN_TOK_SQRT */
       "over", /* EQN_TOK_OVER */
       "from", /* EQN_TOK_FROM */
       "to", /* EQN_TOK_TO */
       "{", /* EQN_TOK_BRACE_OPEN */
       "}", /* EQN_TOK_BRACE_CLOSE */
       "gsize", /* EQN_TOK_GSIZE */
       "gfont", /* EQN_TOK_GFONT */
       "mark", /* EQN_TOK_MARK */
       "lineup", /* EQN_TOK_LINEUP */
       "left", /* EQN_TOK_LEFT */
       "right", /* EQN_TOK_RIGHT */
       "pile", /* EQN_TOK_PILE */
       "lpile", /* EQN_TOK_LPILE */
       "rpile", /* EQN_TOK_RPILE */
       "cpile", /* EQN_TOK_CPILE */
       "matrix", /* EQN_TOK_MATRIX */
       "ccol", /* EQN_TOK_CCOL */
       "lcol", /* EQN_TOK_LCOL */
       "rcol", /* EQN_TOK_RCOL */
       "delim", /* EQN_TOK_DELIM */
       "define", /* EQN_TOK_DEFINE */
       "tdefine", /* EQN_TOK_TDEFINE */
       "ndefine", /* EQN_TOK_NDEFINE */
       "undef", /* EQN_TOK_UNDEF */
       "above", /* EQN_TOK_ABOVE */
};

static  const char *const eqn_func[] = {
       "acos", "acsc", "and",  "arc",  "asec", "asin", "atan",
       "cos",  "cosh", "coth", "csc",  "det",  "exp",  "for",
       "if",   "lim",  "ln",   "log",  "max",  "min",
       "sec",  "sin",  "sinh", "tan",  "tanh", "Im",   "Re",
};

enum    eqn_symt {
       EQNSYM_alpha = 0,
       EQNSYM_beta,
       EQNSYM_chi,
       EQNSYM_delta,
       EQNSYM_epsilon,
       EQNSYM_eta,
       EQNSYM_gamma,
       EQNSYM_iota,
       EQNSYM_kappa,
       EQNSYM_lambda,
       EQNSYM_mu,
       EQNSYM_nu,
       EQNSYM_omega,
       EQNSYM_omicron,
       EQNSYM_phi,
       EQNSYM_pi,
       EQNSYM_ps,
       EQNSYM_rho,
       EQNSYM_sigma,
       EQNSYM_tau,
       EQNSYM_theta,
       EQNSYM_upsilon,
       EQNSYM_xi,
       EQNSYM_zeta,
       EQNSYM_DELTA,
       EQNSYM_GAMMA,
       EQNSYM_LAMBDA,
       EQNSYM_OMEGA,
       EQNSYM_PHI,
       EQNSYM_PI,
       EQNSYM_PSI,
       EQNSYM_SIGMA,
       EQNSYM_THETA,
       EQNSYM_UPSILON,
       EQNSYM_XI,
       EQNSYM_inter,
       EQNSYM_union,
       EQNSYM_prod,
       EQNSYM_int,
       EQNSYM_sum,
       EQNSYM_grad,
       EQNSYM_del,
       EQNSYM_times,
       EQNSYM_cdot,
       EQNSYM_nothing,
       EQNSYM_approx,
       EQNSYM_prime,
       EQNSYM_half,
       EQNSYM_partial,
       EQNSYM_inf,
       EQNSYM_muchgreat,
       EQNSYM_muchless,
       EQNSYM_larrow,
       EQNSYM_rarrow,
       EQNSYM_pm,
       EQNSYM_nequal,
       EQNSYM_equiv,
       EQNSYM_lessequal,
       EQNSYM_moreequal,
       EQNSYM_minus,
       EQNSYM__MAX
};

struct  eqnsym {
       const char      *str;
       const char      *sym;
};

static  const struct eqnsym eqnsyms[EQNSYM__MAX] = {
       { "alpha", "*a" }, /* EQNSYM_alpha */
       { "beta", "*b" }, /* EQNSYM_beta */
       { "chi", "*x" }, /* EQNSYM_chi */
       { "delta", "*d" }, /* EQNSYM_delta */
       { "epsilon", "*e" }, /* EQNSYM_epsilon */
       { "eta", "*y" }, /* EQNSYM_eta */
       { "gamma", "*g" }, /* EQNSYM_gamma */
       { "iota", "*i" }, /* EQNSYM_iota */
       { "kappa", "*k" }, /* EQNSYM_kappa */
       { "lambda", "*l" }, /* EQNSYM_lambda */
       { "mu", "*m" }, /* EQNSYM_mu */
       { "nu", "*n" }, /* EQNSYM_nu */
       { "omega", "*w" }, /* EQNSYM_omega */
       { "omicron", "*o" }, /* EQNSYM_omicron */
       { "phi", "*f" }, /* EQNSYM_phi */
       { "pi", "*p" }, /* EQNSYM_pi */
       { "psi", "*q" }, /* EQNSYM_psi */
       { "rho", "*r" }, /* EQNSYM_rho */
       { "sigma", "*s" }, /* EQNSYM_sigma */
       { "tau", "*t" }, /* EQNSYM_tau */
       { "theta", "*h" }, /* EQNSYM_theta */
       { "upsilon", "*u" }, /* EQNSYM_upsilon */
       { "xi", "*c" }, /* EQNSYM_xi */
       { "zeta", "*z" }, /* EQNSYM_zeta */
       { "DELTA", "*D" }, /* EQNSYM_DELTA */
       { "GAMMA", "*G" }, /* EQNSYM_GAMMA */
       { "LAMBDA", "*L" }, /* EQNSYM_LAMBDA */
       { "OMEGA", "*W" }, /* EQNSYM_OMEGA */
       { "PHI", "*F" }, /* EQNSYM_PHI */
       { "PI", "*P" }, /* EQNSYM_PI */
       { "PSI", "*Q" }, /* EQNSYM_PSI */
       { "SIGMA", "*S" }, /* EQNSYM_SIGMA */
       { "THETA", "*H" }, /* EQNSYM_THETA */
       { "UPSILON", "*U" }, /* EQNSYM_UPSILON */
       { "XI", "*C" }, /* EQNSYM_XI */
       { "inter", "ca" }, /* EQNSYM_inter */
       { "union", "cu" }, /* EQNSYM_union */
       { "prod", "product" }, /* EQNSYM_prod */
       { "int", "integral" }, /* EQNSYM_int */
       { "sum", "sum" }, /* EQNSYM_sum */
       { "grad", "gr" }, /* EQNSYM_grad */
       { "del", "gr" }, /* EQNSYM_del */
       { "times", "mu" }, /* EQNSYM_times */
       { "cdot", "pc" }, /* EQNSYM_cdot */
       { "nothing", "&" }, /* EQNSYM_nothing */
       { "approx", "~~" }, /* EQNSYM_approx */
       { "prime", "fm" }, /* EQNSYM_prime */
       { "half", "12" }, /* EQNSYM_half */
       { "partial", "pd" }, /* EQNSYM_partial */
       { "inf", "if" }, /* EQNSYM_inf */
       { ">>", ">>" }, /* EQNSYM_muchgreat */
       { "<<", "<<" }, /* EQNSYM_muchless */
       { "<-", "<-" }, /* EQNSYM_larrow */
       { "->", "->" }, /* EQNSYM_rarrow */
       { "+-", "+-" }, /* EQNSYM_pm */
       { "!=", "!=" }, /* EQNSYM_nequal */
       { "==", "==" }, /* EQNSYM_equiv */
       { "<=", "<=" }, /* EQNSYM_lessequal */
       { ">=", ">=" }, /* EQNSYM_moreequal */
       { "-", "mi" }, /* EQNSYM_minus */
};

enum    parse_mode {
       MODE_QUOTED,
       MODE_NOSUB,
       MODE_SUB,
       MODE_TOK
};

struct  eqn_def {
       char             *key;
       size_t            keysz;
       char             *val;
       size_t            valsz;
};

static  struct eqn_box  *eqn_box_alloc(struct eqn_node *, struct eqn_box *);
static  struct eqn_box  *eqn_box_makebinary(struct eqn_node *,
                               struct eqn_box *);
static  void             eqn_def(struct eqn_node *);
static  struct eqn_def  *eqn_def_find(struct eqn_node *);
static  void             eqn_delim(struct eqn_node *);
static  enum eqn_tok     eqn_next(struct eqn_node *, enum parse_mode);
static  void             eqn_undef(struct eqn_node *);


struct eqn_node *
eqn_alloc(void)
{
       struct eqn_node *ep;

       ep = mandoc_calloc(1, sizeof(*ep));
       ep->gsize = EQN_DEFSIZE;
       return ep;
}

void
eqn_reset(struct eqn_node *ep)
{
       free(ep->data);
       ep->data = ep->start = ep->end = NULL;
       ep->sz = ep->toksz = 0;
}

void
eqn_read(struct eqn_node *ep, const char *p)
{
       char            *cp;

       if (ep->data == NULL) {
               ep->sz = strlen(p);
               ep->data = mandoc_strdup(p);
       } else {
               ep->sz = mandoc_asprintf(&cp, "%s %s", ep->data, p);
               free(ep->data);
               ep->data = cp;
       }
       ep->sz += 1;
}

/*
* Find the key "key" of the give size within our eqn-defined values.
*/
static struct eqn_def *
eqn_def_find(struct eqn_node *ep)
{
       int              i;

       for (i = 0; i < (int)ep->defsz; i++)
               if (ep->defs[i].keysz && STRNEQ(ep->defs[i].key,
                   ep->defs[i].keysz, ep->start, ep->toksz))
                       return &ep->defs[i];

       return NULL;
}

/*
* Parse a token from the input text.  The modes are:
* MODE_QUOTED: Use *ep->start as the delimiter; the token ends
*   before its next occurence.  Do not interpret the token in any
*   way and return EQN_TOK_QUOTED.  All other modes behave like
*   MODE_QUOTED when *ep->start is '"'.
* MODE_NOSUB: If *ep->start is a curly brace, the token ends after it;
*   otherwise, it ends before the next whitespace or brace.
*   Do not interpret the token and return EQN_TOK__MAX.
* MODE_SUB: Like MODE_NOSUB, but try to interpret the token as an
*   alias created with define.  If it is an alias, replace it with
*   its string value and reparse.
* MODE_TOK: Like MODE_SUB, but also check the token against the list
*   of tokens, and if there is a match, return that token.  Otherwise,
*   if the token matches a symbol, return EQN_TOK_SYM; if it matches
*   a function name, EQN_TOK_FUNC, or else EQN_TOK__MAX.  Except for
*   a token match, *ep->start is set to an allocated string that the
*   caller is expected to free.
* All modes skip whitespace following the end of the token.
*/
static enum eqn_tok
eqn_next(struct eqn_node *ep, enum parse_mode mode)
{
       static int       last_len, lim;

       struct eqn_def  *def;
       size_t           start;
       int              diff, i, quoted;
       enum eqn_tok     tok;

       /*
        * Reset the recursion counter after advancing
        * beyond the end of the previous substitution.
        */
       if (ep->end - ep->data >= last_len)
               lim = 0;

       ep->start = ep->end;
       quoted = mode == MODE_QUOTED;
       for (;;) {
               switch (*ep->start) {
               case '\0':
                       ep->toksz = 0;
                       return EQN_TOK_EOF;
               case '"':
                       quoted = 1;
                       break;
               case ' ':
               case '\t':
               case '~':
               case '^':
                       if (quoted)
                               break;
                       ep->start++;
                       continue;
               default:
                       break;
               }
               if (quoted) {
                       ep->end = strchr(ep->start + 1, *ep->start);
                       ep->start++;  /* Skip opening quote. */
                       if (ep->end == NULL) {
                               mandoc_msg(MANDOCERR_ARG_QUOTE,
                                   ep->node->line, ep->node->pos, NULL);
                               ep->end = strchr(ep->start, '\0');
                       }
               } else {
                       ep->end = ep->start + 1;
                       if (*ep->start != '{' && *ep->start != '}')
                               ep->end += strcspn(ep->end, " ^~\"{}\t");
               }
               ep->toksz = ep->end - ep->start;
               if (quoted && *ep->end != '\0')
                       ep->end++;  /* Skip closing quote. */
               while (*ep->end != '\0' && strchr(" \t^~", *ep->end) != NULL)
                       ep->end++;
               if (quoted)  /* Cannot return, may have to strndup. */
                       break;
               if (mode == MODE_NOSUB)
                       return EQN_TOK__MAX;
               if ((def = eqn_def_find(ep)) == NULL)
                       break;
               if (++lim > EQN_NEST_MAX) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_ROFFLOOP,
                           ep->node->line, ep->node->pos, NULL);
                       return EQN_TOK_EOF;
               }

               /* Replace a defined name with its string value. */
               if ((diff = def->valsz - ep->toksz) > 0) {
                       start = ep->start - ep->data;
                       ep->sz += diff;
                       ep->data = mandoc_realloc(ep->data, ep->sz + 1);
                       ep->start = ep->data + start;
               }
               if (diff)
                       memmove(ep->start + def->valsz, ep->start + ep->toksz,
                           strlen(ep->start + ep->toksz) + 1);
               memcpy(ep->start, def->val, def->valsz);
               last_len = ep->start - ep->data + def->valsz;
       }
       if (mode != MODE_TOK)
               return quoted ? EQN_TOK_QUOTED : EQN_TOK__MAX;
       if (quoted) {
               ep->start = mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
               return EQN_TOK_QUOTED;
       }
       for (tok = 0; tok < EQN_TOK__MAX; tok++)
               if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz,
                   eqn_toks[tok], strlen(eqn_toks[tok])))
                       return tok;

       for (i = 0; i < EQNSYM__MAX; i++) {
               if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz,
                   eqnsyms[i].str, strlen(eqnsyms[i].str))) {
                       mandoc_asprintf(&ep->start,
                           "\\[%s]", eqnsyms[i].sym);
                       return EQN_TOK_SYM;
               }
       }
       ep->start = mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
       for (i = 0; i < (int)(sizeof(eqn_func)/sizeof(*eqn_func)); i++)
               if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz,
                   eqn_func[i], strlen(eqn_func[i])))
                       return EQN_TOK_FUNC;
       return EQN_TOK__MAX;
}

void
eqn_box_free(struct eqn_box *bp)
{
       if (bp == NULL)
               return;

       if (bp->first)
               eqn_box_free(bp->first);
       if (bp->next)
               eqn_box_free(bp->next);

       free(bp->text);
       free(bp->left);
       free(bp->right);
       free(bp->top);
       free(bp->bottom);
       free(bp);
}

struct eqn_box *
eqn_box_new(void)
{
       struct eqn_box  *bp;

       bp = mandoc_calloc(1, sizeof(*bp));
       bp->expectargs = UINT_MAX;
       return bp;
}

/*
* Allocate a box as the last child of the parent node.
*/
static struct eqn_box *
eqn_box_alloc(struct eqn_node *ep, struct eqn_box *parent)
{
       struct eqn_box  *bp;

       bp = eqn_box_new();
       bp->parent = parent;
       bp->parent->args++;
       bp->font = bp->parent->font;
       bp->size = ep->gsize;

       if (NULL != parent->first) {
               parent->last->next = bp;
               bp->prev = parent->last;
       } else
               parent->first = bp;

       parent->last = bp;
       return bp;
}

/*
* Reparent the current last node (of the current parent) under a new
* EQN_SUBEXPR as the first element.
* Then return the new parent.
* The new EQN_SUBEXPR will have a two-child limit.
*/
static struct eqn_box *
eqn_box_makebinary(struct eqn_node *ep, struct eqn_box *parent)
{
       struct eqn_box  *b, *newb;

       assert(NULL != parent->last);
       b = parent->last;
       if (parent->last == parent->first)
               parent->first = NULL;
       parent->args--;
       parent->last = b->prev;
       b->prev = NULL;
       newb = eqn_box_alloc(ep, parent);
       newb->type = EQN_SUBEXPR;
       newb->expectargs = 2;
       newb->args = 1;
       newb->first = newb->last = b;
       newb->first->next = NULL;
       b->parent = newb;
       return newb;
}

/*
* Parse the "delim" control statement.
*/
static void
eqn_delim(struct eqn_node *ep)
{
       if (ep->end[0] == '\0' || ep->end[1] == '\0') {
               mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                   ep->node->line, ep->node->pos, "delim");
               if (ep->end[0] != '\0')
                       ep->end++;
       } else if (strncmp(ep->end, "off", 3) == 0) {
               ep->delim = 0;
               ep->end += 3;
       } else if (strncmp(ep->end, "on", 2) == 0) {
               if (ep->odelim && ep->cdelim)
                       ep->delim = 1;
               ep->end += 2;
       } else {
               ep->odelim = *ep->end++;
               ep->cdelim = *ep->end++;
               ep->delim = 1;
       }
}

/*
* Undefine a previously-defined string.
*/
static void
eqn_undef(struct eqn_node *ep)
{
       struct eqn_def  *def;

       if (eqn_next(ep, MODE_NOSUB) == EQN_TOK_EOF) {
               mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                   ep->node->line, ep->node->pos, "undef");
               return;
       }
       if ((def = eqn_def_find(ep)) == NULL)
               return;
       free(def->key);
       free(def->val);
       def->key = def->val = NULL;
       def->keysz = def->valsz = 0;
}

static void
eqn_def(struct eqn_node *ep)
{
       struct eqn_def  *def;
       int              i;

       if (eqn_next(ep, MODE_NOSUB) == EQN_TOK_EOF) {
               mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                   ep->node->line, ep->node->pos, "define");
               return;
       }

       /*
        * Search for a key that already exists.
        * Create a new key if none is found.
        */
       if ((def = eqn_def_find(ep)) == NULL) {
               /* Find holes in string array. */
               for (i = 0; i < (int)ep->defsz; i++)
                       if (0 == ep->defs[i].keysz)
                               break;

               if (i == (int)ep->defsz) {
                       ep->defsz++;
                       ep->defs = mandoc_reallocarray(ep->defs,
                           ep->defsz, sizeof(struct eqn_def));
                       ep->defs[i].key = ep->defs[i].val = NULL;
               }

               def = ep->defs + i;
               free(def->key);
               def->key = mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
               def->keysz = ep->toksz;
       }

       if (eqn_next(ep, MODE_QUOTED) == EQN_TOK_EOF) {
               mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                   ep->node->line, ep->node->pos, "define %s", def->key);
               free(def->key);
               free(def->val);
               def->key = def->val = NULL;
               def->keysz = def->valsz = 0;
               return;
       }
       free(def->val);
       def->val = mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
       def->valsz = ep->toksz;
}

void
eqn_parse(struct eqn_node *ep)
{
       struct eqn_box  *cur, *nbox, *parent, *split;
       const char      *cp, *cpn;
       char            *p;
       enum eqn_tok     tok;
       enum { CCL_LET, CCL_DIG, CCL_PUN } ccl, ccln;
       int              size;

       parent = ep->node->eqn;
       assert(parent != NULL);

       /*
        * Empty equation.
        * Do not add it to the high-level syntax tree.
        */

       if (ep->data == NULL)
               return;

       ep->start = ep->end = ep->data;

next_tok:
       tok = eqn_next(ep, MODE_TOK);
       switch (tok) {
       case EQN_TOK_UNDEF:
               eqn_undef(ep);
               break;
       case EQN_TOK_NDEFINE:
       case EQN_TOK_DEFINE:
               eqn_def(ep);
               break;
       case EQN_TOK_TDEFINE:
               if (eqn_next(ep, MODE_NOSUB) == EQN_TOK_EOF ||
                   eqn_next(ep, MODE_QUOTED) == EQN_TOK_EOF)
                       mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                           ep->node->line, ep->node->pos, "tdefine");
               break;
       case EQN_TOK_DELIM:
               eqn_delim(ep);
               break;
       case EQN_TOK_GFONT:
               if (eqn_next(ep, MODE_SUB) == EQN_TOK_EOF)
                       mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
               break;
       case EQN_TOK_MARK:
       case EQN_TOK_LINEUP:
               /* Ignore these. */
               break;
       case EQN_TOK_DYAD:
       case EQN_TOK_VEC:
       case EQN_TOK_UNDER:
       case EQN_TOK_BAR:
       case EQN_TOK_TILDE:
       case EQN_TOK_HAT:
       case EQN_TOK_DOT:
       case EQN_TOK_DOTDOT:
               if (parent->last == NULL) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_EQN_NOBOX, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       cur = eqn_box_alloc(ep, parent);
                       cur->type = EQN_TEXT;
                       cur->text = mandoc_strdup("");
               }
               parent = eqn_box_makebinary(ep, parent);
               parent->type = EQN_LIST;
               parent->expectargs = 1;
               parent->font = EQNFONT_ROMAN;
               switch (tok) {
               case EQN_TOK_DOTDOT:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[ad]");
                       break;
               case EQN_TOK_VEC:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[->]");
                       break;
               case EQN_TOK_DYAD:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[<>]");
                       break;
               case EQN_TOK_TILDE:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[a~]");
                       break;
               case EQN_TOK_UNDER:
                       parent->bottom = mandoc_strdup("\\[ul]");
                       break;
               case EQN_TOK_BAR:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[rn]");
                       break;
               case EQN_TOK_DOT:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[a.]");
                       break;
               case EQN_TOK_HAT:
                       parent->top = mandoc_strdup("\\[ha]");
                       break;
               default:
                       abort();
               }
               parent = parent->parent;
               break;
       case EQN_TOK_FWD:
       case EQN_TOK_BACK:
       case EQN_TOK_DOWN:
       case EQN_TOK_UP:
               if (eqn_next(ep, MODE_SUB) == EQN_TOK_EOF)
                       mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
               break;
       case EQN_TOK_FAT:
       case EQN_TOK_ROMAN:
       case EQN_TOK_ITALIC:
       case EQN_TOK_BOLD:
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               /*
                * These values apply to the next word or sequence of
                * words; thus, we mark that we'll have a child with
                * exactly one of those.
                */
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_LIST;
               parent->expectargs = 1;
               switch (tok) {
               case EQN_TOK_FAT:
                       parent->font = EQNFONT_FAT;
                       break;
               case EQN_TOK_ROMAN:
                       parent->font = EQNFONT_ROMAN;
                       break;
               case EQN_TOK_ITALIC:
                       parent->font = EQNFONT_ITALIC;
                       break;
               case EQN_TOK_BOLD:
                       parent->font = EQNFONT_BOLD;
                       break;
               default:
                       abort();
               }
               break;
       case EQN_TOK_SIZE:
       case EQN_TOK_GSIZE:
               /* Accept two values: integral size and a single. */
               if (eqn_next(ep, MODE_SUB) == EQN_TOK_EOF) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       break;
               }
               size = mandoc_strntoi(ep->start, ep->toksz, 10);
               if (-1 == size) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_IT_NONUM, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       break;
               }
               if (EQN_TOK_GSIZE == tok) {
                       ep->gsize = size;
                       break;
               }
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_LIST;
               parent->expectargs = 1;
               parent->size = size;
               break;
       case EQN_TOK_FROM:
       case EQN_TOK_TO:
       case EQN_TOK_SUB:
       case EQN_TOK_SUP:
               /*
                * We have a left-right-associative expression.
                * Repivot under a positional node, open a child scope
                * and keep on reading.
                */
               if (parent->last == NULL) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_EQN_NOBOX, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       cur = eqn_box_alloc(ep, parent);
                       cur->type = EQN_TEXT;
                       cur->text = mandoc_strdup("");
               }
               while (parent->expectargs == 1 && parent->args == 1)
                       parent = parent->parent;
               if (tok == EQN_TOK_FROM || tok == EQN_TOK_TO)  {
                       for (cur = parent; cur != NULL; cur = cur->parent)
                               if (cur->pos == EQNPOS_SUB ||
                                   cur->pos == EQNPOS_SUP ||
                                   cur->pos == EQNPOS_SUBSUP ||
                                   cur->pos == EQNPOS_SQRT ||
                                   cur->pos == EQNPOS_OVER)
                                       break;
                       if (cur != NULL)
                               parent = cur->parent;
               }
               if (tok == EQN_TOK_SUP && parent->pos == EQNPOS_SUB) {
                       parent->expectargs = 3;
                       parent->pos = EQNPOS_SUBSUP;
                       break;
               }
               if (tok == EQN_TOK_TO && parent->pos == EQNPOS_FROM) {
                       parent->expectargs = 3;
                       parent->pos = EQNPOS_FROMTO;
                       break;
               }
               parent = eqn_box_makebinary(ep, parent);
               switch (tok) {
               case EQN_TOK_FROM:
                       parent->pos = EQNPOS_FROM;
                       break;
               case EQN_TOK_TO:
                       parent->pos = EQNPOS_TO;
                       break;
               case EQN_TOK_SUP:
                       parent->pos = EQNPOS_SUP;
                       break;
               case EQN_TOK_SUB:
                       parent->pos = EQNPOS_SUB;
                       break;
               default:
                       abort();
               }
               break;
       case EQN_TOK_SQRT:
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               /*
                * Accept a left-right-associative set of arguments just
                * like sub and sup and friends but without rebalancing
                * under a pivot.
                */
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_SUBEXPR;
               parent->pos = EQNPOS_SQRT;
               parent->expectargs = 1;
               break;
       case EQN_TOK_OVER:
               /*
                * We have a right-left-associative fraction.
                * Close out anything that's currently open, then
                * rebalance and continue reading.
                */
               if (parent->last == NULL) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_EQN_NOBOX, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       cur = eqn_box_alloc(ep, parent);
                       cur->type = EQN_TEXT;
                       cur->text = mandoc_strdup("");
               }
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               while (EQN_SUBEXPR == parent->type)
                       parent = parent->parent;
               parent = eqn_box_makebinary(ep, parent);
               parent->pos = EQNPOS_OVER;
               break;
       case EQN_TOK_RIGHT:
       case EQN_TOK_BRACE_CLOSE:
               /*
                * Close out the existing brace.
                * FIXME: this is a shitty sentinel: we should really
                * have a native EQN_BRACE type or whatnot.
                */
               for (cur = parent; cur != NULL; cur = cur->parent)
                       if (cur->type == EQN_LIST &&
                           cur->expectargs > 1 &&
                           (tok == EQN_TOK_BRACE_CLOSE ||
                            cur->left != NULL))
                               break;
               if (cur == NULL) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_BLK_NOTOPEN, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       break;
               }
               parent = cur;
               if (EQN_TOK_RIGHT == tok) {
                       if (eqn_next(ep, MODE_SUB) == EQN_TOK_EOF) {
                               mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY,
                                   ep->node->line, ep->node->pos,
                                   "%s", eqn_toks[tok]);
                               break;
                       }
                       /* Handling depends on right/left. */
                       if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz, "ceiling", 7))
                               parent->right = mandoc_strdup("\\[rc]");
                       else if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz, "floor", 5))
                               parent->right = mandoc_strdup("\\[rf]");
                       else
                               parent->right =
                                   mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
               }
               parent = parent->parent;
               if (tok == EQN_TOK_BRACE_CLOSE &&
                   (parent->type == EQN_PILE ||
                    parent->type == EQN_MATRIX))
                       parent = parent->parent;
               /* Close out any "singleton" lists. */
               while (parent->type == EQN_LIST &&
                   parent->expectargs == 1 &&
                   parent->args == 1)
                       parent = parent->parent;
               break;
       case EQN_TOK_BRACE_OPEN:
       case EQN_TOK_LEFT:
               /*
                * If we already have something in the stack and we're
                * in an expression, then rewind til we're not any more
                * (just like with the text node).
                */
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               if (EQN_TOK_LEFT == tok &&
                   eqn_next(ep, MODE_SUB) == EQN_TOK_EOF) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_REQ_EMPTY, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       break;
               }
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_LIST;
               if (EQN_TOK_LEFT == tok) {
                       if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz, "ceiling", 7))
                               parent->left = mandoc_strdup("\\[lc]");
                       else if (STRNEQ(ep->start, ep->toksz, "floor", 5))
                               parent->left = mandoc_strdup("\\[lf]");
                       else
                               parent->left =
                                   mandoc_strndup(ep->start, ep->toksz);
               }
               break;
       case EQN_TOK_PILE:
       case EQN_TOK_LPILE:
       case EQN_TOK_RPILE:
       case EQN_TOK_CPILE:
       case EQN_TOK_CCOL:
       case EQN_TOK_LCOL:
       case EQN_TOK_RCOL:
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_PILE;
               parent->expectargs = 1;
               break;
       case EQN_TOK_ABOVE:
               for (cur = parent; cur != NULL; cur = cur->parent)
                       if (cur->type == EQN_PILE)
                               break;
               if (cur == NULL) {
                       mandoc_msg(MANDOCERR_IT_STRAY, ep->node->line,
                           ep->node->pos, "%s", eqn_toks[tok]);
                       break;
               }
               parent = eqn_box_alloc(ep, cur);
               parent->type = EQN_LIST;
               break;
       case EQN_TOK_MATRIX:
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               parent = eqn_box_alloc(ep, parent);
               parent->type = EQN_MATRIX;
               parent->expectargs = 1;
               break;
       case EQN_TOK_EOF:
               return;
       case EQN_TOK__MAX:
       case EQN_TOK_FUNC:
       case EQN_TOK_QUOTED:
       case EQN_TOK_SYM:
               p = ep->start;
               assert(p != NULL);
               /*
                * If we already have something in the stack and we're
                * in an expression, then rewind til we're not any more.
                */
               while (parent->args == parent->expectargs)
                       parent = parent->parent;
               cur = eqn_box_alloc(ep, parent);
               cur->type = EQN_TEXT;
               cur->text = p;
               switch (tok) {
               case EQN_TOK_FUNC:
                       cur->font = EQNFONT_ROMAN;
                       break;
               case EQN_TOK_QUOTED:
                       if (cur->font == EQNFONT_NONE)
                               cur->font = EQNFONT_ITALIC;
                       break;
               case EQN_TOK_SYM:
                       break;
               default:
                       if (cur->font != EQNFONT_NONE || *p == '\0')
                               break;
                       cpn = p - 1;
                       ccln = CCL_LET;
                       split = NULL;
                       for (;;) {
                               /* Advance to next character. */
                               cp = cpn++;
                               ccl = ccln;
                               ccln = isalpha((unsigned char)*cpn) ? CCL_LET :
                                   isdigit((unsigned char)*cpn) ||
                                   (*cpn == '.' && (ccl == CCL_DIG ||
                                    isdigit((unsigned char)cpn[1]))) ?
                                   CCL_DIG : CCL_PUN;
                               /* No boundary before first character. */
                               if (cp < p)
                                       continue;
                               cur->font = ccl == CCL_LET ?
                                   EQNFONT_ITALIC : EQNFONT_ROMAN;
                               if (*cp == '\\')
                                       mandoc_escape(&cpn, NULL, NULL);
                               /* No boundary after last character. */
                               if (*cpn == '\0')
                                       break;
                               if (ccln == ccl && *cp != ',' && *cpn != ',')
                                       continue;
                               /* Boundary found, split the text. */
                               if (parent->args == parent->expectargs) {
                                       /* Remove the text from the tree. */
                                       if (cur->prev == NULL)
                                               parent->first = cur->next;
                                       else
                                               cur->prev->next = NULL;
                                       parent->last = cur->prev;
                                       parent->args--;
                                       /* Set up a list instead. */
                                       split = eqn_box_alloc(ep, parent);
                                       split->type = EQN_LIST;
                                       /* Insert the word into the list. */
                                       split->first = split->last = cur;
                                       cur->parent = split;
                                       cur->prev = NULL;
                                       parent = split;
                               }
                               /* Append a new text box. */
                               nbox = eqn_box_alloc(ep, parent);
                               nbox->type = EQN_TEXT;
                               nbox->text = mandoc_strdup(cpn);
                               /* Truncate the old box. */
                               p = mandoc_strndup(cur->text,
                                   cpn - cur->text);
                               free(cur->text);
                               cur->text = p;
                               /* Setup to process the new box. */
                               cur = nbox;
                               p = nbox->text;
                               cpn = p - 1;
                               ccln = CCL_LET;
                       }
                       if (split != NULL)
                               parent = split->parent;
                       break;
               }
               break;
       default:
               abort();
       }
       goto next_tok;
}

void
eqn_free(struct eqn_node *p)
{
       int              i;

       if (p == NULL)
               return;

       for (i = 0; i < (int)p->defsz; i++) {
               free(p->defs[i].key);
               free(p->defs[i].val);
       }

       free(p->data);
       free(p->defs);
       free(p);
}