Import debian packaging ragel_6.6-1.diff.gz
[external/ragel.git] / doc / ragel-guide.tex
index 7573e25..4cca738 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 %
-%   Copyright 2001-2007 Adrian Thurston <thurston@cs.queensu.ca>
+%   Copyright 2001-2009 Adrian Thurston <thurston@complang.org>
 %
 
 %   This file is part of Ragel.
 \usepackage{graphicx}
 \usepackage{comment}
 \usepackage{multicol}
+\usepackage[
+       colorlinks=true,
+       linkcolor=black,
+       citecolor=green,
+       filecolor=black,
+       urlcolor=black]{hyperref}
 
 \topmargin -0.20in
 \oddsidemargin 0in
@@ -75,7 +81,7 @@ by\\
 %
 \chapter*{License}
 Ragel version \version, \pubdate\\
-Copyright \copyright\ 2003, 2004, 2005, 2006 Adrian Thurston
+Copyright \copyright\ 2003-2007 Adrian Thurston
 \vspace{6mm}
 
 {\bf\it\noindent This document is part of Ragel, and as such, this document is
@@ -114,29 +120,29 @@ License along with Ragel; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
 \section{Abstract}
 
 Regular expressions are used heavily in practice for the purpose of specifying
-parsers. However, they are normally used as black boxes linked together with
-program logic.  User actions are executed in between invocations of the regular
+parsers. They are normally used as black boxes linked together with program
+logic.  User actions are executed in between invocations of the regular
 expression engine. Adding actions before a pattern terminates requires patterns
 to be broken and pasted back together with program logic. The more user actions
 are needed, the less the advantages of regular expressions are seen. 
 
-Ragel is a software development tool which allows user actions to be 
+Ragel is a software development tool that allows user actions to be 
 embedded into the transitions of a regular expression's corresponding state
 machine, eliminating the need to switch from the regular expression engine and
 user code execution environment and back again. As a result, expressions can be
 maximally continuous.  One is free to specify an entire parser using a single
-regular experssion.  The single-expression model affords concise and elegant
+regular expression.  The single-expression model affords concise and elegant
 descriptions of languages and the generation of very simple, fast and robust
-code.  Ragel compiles finite state machines from a high level regular language
-notation to executable C, C++, Objective-C or D. 
+code.  Ragel compiles executable finite state machines from a high level regular language
+notation. Ragel targets C, C++, Objective-C, D, Java and Ruby.
 
 In addition to building state machines from regular expressions, Ragel allows
 the programmer to directly specify state machines with state charts. These two
 notations may be freely combined. There are also facilities for controlling
 nondeterminism in the resulting machines and building scanners using patterns
-that themselves have embedded actions. Ragel can produce code that runs
-nearly as fast as manually constructed machines.  Ragel can handle
-integer-sized alphabets and can compile very large state machines.
+that themselves have embedded actions. Ragel can produce code that is small and
+runs very fast. Ragel can handle integer-sized alphabets and can compile very
+large state machines.
 
 \section{Motivation}
 
@@ -145,32 +151,31 @@ context-free language there are many tools to choose from. It is quite common
 to generate useful and efficient parsers for programming languages from a
 formal grammar. It is also quite common for programmers to avoid such tools
 when making parsers for simple computer languages, such as file formats and
-communication protocols.  Such languages often meet the criteria for the
-regular languages.  Tools for processing the context-free languages are viewed
-as too heavyweight for the purpose of parsing regular languages because the extra
-run-time effort required for supporting the recursive nature of context-free
-languages is wasted.
+communication protocols.  Such languages are often regular and tools for
+processing the context-free languages are viewed as too heavyweight for the
+purpose of parsing regular languages. The extra run-time effort required for
+supporting the recursive nature of context-free languages is wasted.
 
 When we turn to the regular expression-based parsing tools, such as Lex, Re2C,
 and scripting languages such as Sed, Awk and Perl we find that they are split
 into two levels: a regular expression matching engine and some kind of program
 logic for linking patterns together.  For example, a Lex program is composed of
 sets of regular expressions. The implied program logic repeatedly attempts to
-match a pattern in the current set, then executes the associated user code. It requires the
-user to consider a language as a sequence of independent tokens.  Scripting
-languages and regular expression libraries allow one to link patterns together
-using arbitrary program code.  This is very flexible and powerful, however we
-can be more concise and clear if we avoid gluing together regular expressions
-with if statements and while loops.
+match a pattern in the current set. When a match is found the associated user
+code executed. It requires the user to consider a language as a sequence of
+independent tokens. Scripting languages and regular expression libraries allow
+one to link patterns together using arbitrary program code.  This is very
+flexible and powerful, however we can be more concise and clear if we avoid
+gluing together regular expressions with if statements and while loops.
 
 This model of execution, where the runtime alternates between regular
-expression matching and user code exectution places severe restrictions on when
+expression matching and user code exectution places restrictions on when
 action code may be executed. Since action code can only be associated with
-complete patterns, any action code which must be executed before an entire
+complete patterns, any action code that must be executed before an entire
 pattern is matched requires that the pattern be broken into smaller units.
 Instead of being forced to disrupt the regular expression syntax and write
 smaller expressions, it is desirable to retain a single expression and embed
-code for performing actions directly into the transitions which move over the
+code for performing actions directly into the transitions that move over the
 characters. After all, capable programmers are astutely aware of the machinery
 underlying their programs, so why not provide them with access to that
 machinery? To achieve this we require an action execution model for associating
@@ -178,12 +183,12 @@ code with the sub-expressions of a regular expression in a way that does not
 disrupt its syntax.
 
 The primary goal of Ragel is to provide developers with an ability to embed
-actions into the transitions and states of a regular expression in support of the
-definition of entire parsers or large sections of parsers using a single
-regular expression that is compiled to a finite state machine.  From the
-regular expression we gain a clear and concise statement of our language. From
-the state machine we obtain a very fast and robust executable that lends itself
-to many kinds of analysis and visualization.
+actions into the transitions and states of a regular expression's state machine
+in support of the definition of entire parsers or large sections of parsers
+using a single regular expression.  From the regular expression we gain a clear
+and concise statement of our language. From the state machine we obtain a very
+fast and robust executable that lends itself to many kinds of analysis and
+visualization.
 
 \section{Overview}
 
@@ -194,7 +199,7 @@ deterministic finite state automaton. Since every regular language has a state
 machine representation and vice versa, the terms regular language and state
 machine (or just machine) will be used interchangeably in this document.
 
-Ragel outputs machines to C, C++, Objective-C, or D code. The output is
+Ragel outputs machines to C, C++, Objective-C, D, Java or Ruby code. The output is
 designed to be generic and is not bound to any particular input or processing
 method. A Ragel machine expects to have data passed to it in buffer blocks.
 When there is no more input, the machine can be queried for acceptance.  In
@@ -202,16 +207,16 @@ this way, a Ragel machine can be used to simply recognize a regular language
 like a regular expression library. By embedding code into the regular language,
 a Ragel machine can also be used to parse input.
 
-The Ragel input language has many operators for constructing and manipulating
+The Ragel language has many operators for constructing and manipulating
 machines. Machines are built up from smaller machines, to bigger ones, to the
 final machine representing the language that needs to be recognized or parsed.
 
-The core state machine construction operators are those found in most ``Theory
-of Computation'' textbooks. They date back to the 1950s and are widely studied.
+The core state machine construction operators are those found in most theory
+of computation textbooks. They date back to the 1950s and are widely studied.
 They are based on set operations and permit one to think of languages as a set
-of strings. They are Union, Intersection, Subtraction, Concatenation and Kleene
+of strings. They are Union, Intersection, Difference, Concatenation and Kleene
 Star. Put together, these operators make up what most people know as regular
-expressions. Ragel also provides a scanner construction construction operator 
+expressions. Ragel also provides a scanner construction operator 
 and provides operators for explicitly constructing machines
 using a state chart method. In the state chart method, one joins machines
 together without any implied transitions and then explicitly specifies where
@@ -224,34 +229,34 @@ first and primary use is to embed code into transitions and states, allowing
 the programmer to specify the actions of the state machine.
 
 Ragel attempts to make the action embedding facility as intuitive as possible.
-To do that, a number issues need to be addresses.  For example, when making a
+To do so, a number of issues need to be addressed.  For example, when making a
 nondeterministic specification into a DFA using machines that have embedded
 actions, new transitions are often made that have the combined actions of
 several source transitions. Ragel ensures that multiple actions associated with
 a single transition are ordered consistently with respect to the order of
 reference and the natural ordering implied by the construction operators.
 
-The second use of the manipulation operators is to assign priorities in
+The second use of the manipulation operators is to assign priorities to
 transitions. Priorities provide a convenient way of controlling any
 nondeterminism introduced by the construction operators. Suppose two
 transitions leave from the same state and go to distinct target states on the
 same character. If these transitions are assigned conflicting priorities, then
 during the determinization process the transition with the higher priority will
 take precedence over the transition with the lower priority. The lower priority
-transition gets abandoned. The transitions would otherwise be combined to a new
-transition that goes to a new state which is a combination of the original
+transition gets abandoned. The transitions would otherwise be combined into a new
+transition that goes to a new state that is a combination of the original
 target states. Priorities are often required for segmenting machines. The most
 common uses of priorities have been encoded into a set of simple operators
-which should be used instead of priority embeddings whenever possible.
+that should be used instead of priority embeddings whenever possible.
 
 For the purposes of embedding, Ragel divides transitions and states into
 different classes. There are four operators for embedding actions and
 priorities into the transitions of a state machine. It is possible to embed
-into start transitions, finishing transitions, all transitions and pending out
-transitions.  The embedding of pending out transitions is a special case.
+into entering transitions, finishing transitions, all transitions and leaving
+transitions. The embedding into leaving transitions is a special case.
 These transition embeddings get stored in the final states of a machine.  They
-are transferred to any transitions that may be made going out of the machine by
-a concatenation or kleene star operator.
+are transferred to any transitions that are made going out of the machine by
+future concatenation or kleene star operations.
 
 There are several more operators for embedding actions into states. Like the
 transition embeddings, there are various different classes of states that the
@@ -259,27 +264,26 @@ embedding operators access. For example, one can access start states, final
 states or all states, among others. Unlike the transition embeddings, there are
 several different types of state action embeddings. These are executed at
 various different times during the processing of input. It is possible to embed
-actions which are exectued on all transitions which enter into a state, all
-transitions out of a state, transitions taken on the error event, or
-transitions taken on the EOF event.
+actions that are exectued on transitions into a state, on transitions out of a
+state, on transitions taken on the error event, or on transitions taken on the
+EOF event.
 
 Within actions, it is possible to influence the behaviour of the state machine.
 The user can write action code that jumps or calls to another portion of the
 machine, changes the current character being processed, or breaks out of the
 processing loop. With the state machine calling feature Ragel can be used to
-parse languages which are not regular. For example, one can parse balanced
-parentheses by calling into a parser when an open bracket character is seen and
-returning to the state on the top of the stack when the corresponding closing
-bracket character is seen. More complicated context-free languages such as
-expressions in C, are out of the scope of Ragel. 
-
-Ragel also provides a scanner construction operator which can be used to build scanners
-much the same way that Lex is used. The Ragel generated code, which relies on
-user-defined variables for
-backtracking, repeatedly tries to match patterns to the input, favouring longer
-patterns over shorter ones and patterns that appear ahead of others when the
-lengths of the possible matches are identical. When a pattern is matched the
-associated action is executed. 
+parse languages that are not regular. For example, one can parse balanced
+parentheses by calling into a parser when an open parenthesis character is seen
+and returning to the state on the top of the stack when the corresponding
+closing parenthesis character is seen. More complicated context-free languages
+such as expressions in C are out of the scope of Ragel. 
+
+Ragel also provides a scanner construction operator that can be used to build
+scanners much the same way that Lex is used. The Ragel generated code, which
+relies on user-defined variables for backtracking, repeatedly tries to match
+patterns to the input, favouring longer patterns over shorter ones and patterns
+that appear ahead of others when the lengths of the possible matches are
+identical. When a pattern is matched the associated action is executed. 
 
 The key distinguishing feature between scanners in Ragel and scanners in Lex is
 that Ragel patterns may be arbitrary Ragel expressions and can therefore
@@ -329,7 +333,7 @@ example of this kind of scenario is the conversion of floating point numbers
 contained in a string to their corresponding numerical values.
 
 Another drawback is the very issue that Ragel attempts to solve.
-It is not possbile to execute a user action while
+It is not possible to execute a user action while
 matching a character contained inside a pattern. For example, if scanning a
 programming language and string literals can contain newlines which must be
 counted, a Lex user must break up a string literal pattern so as to associate
@@ -440,16 +444,13 @@ compatibility. Though in the past this has not always held true: changes that
 break code have crept into minor version number changes. Typically, the
 documentation lags behind the development in the interest of documenting only
 the lasting features. The latest changes are always documented in the ChangeLog
-file. As Ragel stabilizes, which is expected in the 5.x line, the version
-numbering rules will become more strict and the documentation will become more
-plentiful.
-
+file. 
 
 \chapter{Constructing State Machines}
 
 \section{Ragel State Machine Specifications}
 
-A Ragel input file consists of a host language code file with embedded machine
+A Ragel input file consists of a program in the host language that contains embedded machine
 specifications.  Ragel normally passes input straight to output.  When it sees
 a machine specification it stops to read the Ragel statements and possibly generate
 code in place of the specification.
@@ -466,10 +467,10 @@ interpret preprocessor directives itself so includes, defines and ifdef logic
 cannot be used to alter the parse of a Ragel input file. It is therefore not
 possible to use an \verb|#if 0| directive to comment out a machine as is
 commonly done in C code. As an alternative, a machine can be prevented from
-causing any generated output by commenting out the write statements.
+causing any generated output by commenting out write statements.
 
-In Figure \ref{cmd-line-parsing}, a multi-line machine is used to define the
-machine and single line machines are used to trigger the writing of the machine
+In Figure \ref{cmd-line-parsing}, a multi-line specification is used to define the
+machine and single line specifications are used to trigger the writing of the machine
 data and execution code.
 
 \begin{figure}
@@ -486,7 +487,7 @@ data and execution code.
         0 @{ res = 1; };
 }%%
 
-%% write data noerror nofinal;
+%% write data;
 \end{verbatim}
 \columnbreak
 \begin{verbatim}
@@ -508,7 +509,6 @@ int main( int argc, char **argv )
 \label{cmd-line-parsing}
 \end{figure}
 
-
 \subsection{Naming Ragel Blocks}
 
 \begin{verbatim}
@@ -523,21 +523,7 @@ previous specification name exists then this is an error. Because FSM
 specifications persist in memory, a machine's statements can be spread across
 multiple machine specifications.  This allows one to break up a machine across
 several files or draw in statements that are common to multiple machines using
-the include statement.
-
-\subsection{Including Ragel Code}
-
-\begin{verbatim}
-include FsmName "inputfile.rl";
-\end{verbatim}
-\verbspace
-
-The \verb|include| statement can be used to draw in the statements of another FSM
-specification. Both the name and input file are optional, however at least one
-must be given. Without an FSM name, the given input file is searched for an FSM
-of the same name as the current specification. Without an input file the
-current file is searched for a machine of the given name. If both are present,
-the given input file is searched for a machine of the given name.
+the \verb|include| statement.
 
 \subsection{Machine Definition}
 \label{definition}
@@ -547,8 +533,8 @@ the given input file is searched for a machine of the given name.
 \end{verbatim}
 \verbspace
 
-The machine definition statement associates an FSM expression with a name.  Machine
-expressions assigned to names can later be referenced by other expressions.  A
+The machine definition statement associates an FSM expression with a name. Machine
+expressions assigned to names can later be referenced in other expressions. A
 definition statement on its own does not cause any states to be generated. It is simply a
 description of a machine to be used later. States are generated only when a definition is
 instantiated, which happens when a definition is referenced in an instantiated
@@ -562,38 +548,78 @@ expression.
 \end{verbatim}
 \verbspace
 
-The machine instantiation statement generates a set of states representing an expression and
-associates a name with the entry point. Each instantiation generates a distinct
-set of states.  At a very minimum the \verb|main| machine must be instantiated.
-Other machines may be instantiated and control passed to them by use of
-\verb|fcall|, \verb|fgoto| or \verb|fnext| statements.
+The machine instantiation statement generates a set of states representing an
+expression. Each instantiation generates a distinct set of states.  The starting
+state of the instantiation is written in the data section of the generated code
+using the instantiation name.  If a machine named
+\verb|main| is instantiated, its start state is used as the
+specification's start state and is assigned to the \verb|cs| variable by the
+\verb|write init| command. If no \verb|main| machine is given, the start state
+of the last machine instantiation to appear is used as the specification's
+start state.
+
+From outside the execution loop, control may be passed to any machine by
+assigning the entry point to the \verb|cs| variable.  From inside the execution
+loop, control may be passed to any machine instantiation using \verb|fcall|,
+\verb|fgoto| or \verb|fnext| statements.
 
-\begin{comment}
-\subsection{Write Statement}
+\subsection{Including Ragel Code}
 
 \begin{verbatim}
-write <component> [options];
+include FsmName "inputfile.rl";
 \end{verbatim}
 \verbspace
 
-The write statement is used to generate parts of the machine. There are four
-components that can be generated: the state machine's static data, the
-initialization code, the execution code and the EOF action execution code.  The
-write statement is described in detail in Section \ref{write-statement}.
-\end{comment}
+The \verb|include| statement can be used to draw in the statements of another FSM
+specification. Both the name and input file are optional, however at least one
+must be given. Without an FSM name, the given input file is searched for an FSM
+of the same name as the current specification. Without an input file the
+current file is searched for a machine of the given name. If both are present,
+the given input file is searched for a machine of the given name.
+
+Ragel searches for included files from the location of the current file.
+Additional directories can be added to the search path using the \verb|-I|
+option.
+
+\subsection{Importing Definitions}
+\label{import}
+
+\begin{verbatim}
+import "inputfile.h";
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The \verb|import| statement scrapes a file for sequences of tokens that match
+the following forms. Ragel treats these forms as state machine definitions.
+
+\begin{itemize}
+    \setlength{\itemsep}{-2mm}
+    \item \verb|name '=' number|
+    \item \verb|name '=' lit_string|
+    \item \verb|'define' name number|
+    \item \verb|'define' name lit_string|
+\end{itemize}
+
+If the input file is a Ragel program then tokens inside any Ragel
+specifications are ignored. See Section \ref{export} for a description of
+exporting machine definitions.
 
-\section{Lexical Analysis of an FSM Specification}
+Ragel searches for imported files from the location of the current file.
+Additional directories can be added to the search path using the \verb|-I|
+option.
+
+\section{Lexical Analysis of a Ragel Block}
 \label{lexing}
 
-Within a machine specification the following lexical rules apply to the parse
-of the input.
+Within a machine specification the following lexical rules apply to the input.
 
 \begin{itemize}
 
 \item The \verb|#| symbol begins a comment that terminates at the next newline.
 
 \item The symbols \verb|""|, \verb|''|, \verb|//|, \verb|[]| behave as the
-delimiters of literal strings. With them, the following escape sequences are interpreted: 
+delimiters of literal strings. Within them, the following escape sequences 
+are interpreted: 
 
 \verb|    \0 \a \b \t \n \v \f \r|
 
@@ -606,7 +632,7 @@ expressions in Section \ref{basic}.
 
 \item The symbols \verb|{}| delimit a block of host language code that will be
 embedded into the machine as an action.  Within the block of host language
-code, basic lexical analysis of C/C++ comments and strings is done in order to
+code, basic lexical analysis of comments and strings is done in order to
 correctly find the closing brace of the block. With the exception of FSM
 commands embedded in code blocks, the entire block is preserved as is for
 identical reproduction in the output code.
@@ -615,7 +641,7 @@ identical reproduction in the output code.
 Integers used for specifying machines may be negative only if the alphabet type
 is signed. Integers used for specifying priorities may be positive or negative.
 
-\item The pattern \verb|0x[0-9a-fA-f]+| denotes an integer in hexadecimal
+\item The pattern \verb|0x[0-9A-Fa-f]+| denotes an integer in hexadecimal
 format.
 
 \item The keywords are \verb|access|, \verb|action|, \verb|alphtype|,
@@ -650,11 +676,6 @@ The basic machines are the base operands of regular language expressions. They
 are the smallest unit to which machine construction and manipulation operators
 can be applied.
 
-In the diagrams that follow the symbol \verb|df| represents
-the default transition, which is taken if no other transition can be taken. The
-symbol \verb|cr| represents the carriage return character, \verb|nl| represents the newline character (aka line feed) and the symbol
-\verb|sp| represents the space character.
-
 \begin{itemize}
 
 \item \verb|'hello'| -- Concatenation Literal. Produces a machine that matches
@@ -675,7 +696,7 @@ main := 'hello';
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmconcat}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmconcat}
 \end{center}
 
 It is possible
@@ -687,11 +708,11 @@ the string, for example \verb|'cmd'i|.
 \item \verb|[hello]| -- Or Expression. Produces a union of characters.  There
 will be two states with a transition for each unique character between the two states.
 The \verb|[]| delimiters behave like the quotes of a literal string. For example, 
-\verb|[ \t]| means tab or space. The or expression supports character ranges
+\verb|[ \t]| means tab or space. The \verb|or| expression supports character ranges
 with the \verb|-| symbol as a separator. The meaning of the union can be negated
 using an initial \verb|^| character as in standard regular expressions. 
 See Section \ref{lexing} for information on valid escape sequences
-in or expressions.
+in \verb|or| expressions.
 
 % GENERATE: bmor
 % OPT: -p
@@ -706,7 +727,7 @@ main := [hello];
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmor}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmor}
 \end{center}
 
 \item \verb|''|, \verb|""|, and \verb|[]| -- Zero Length Machine.  Produces a machine
@@ -726,7 +747,7 @@ main := '';
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmnull}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmnull}
 \end{center}
 
 % FIXME: More on the range of values here.
@@ -749,13 +770,13 @@ main := 42;
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmnum}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmnum}
 \end{center}
 
 \item \verb|/simple_regex/| -- Regular Expression. Regular expressions are
-parsed as a series of expressions that will be concatenated together. Each
+parsed as a series of expressions that are concatenated together. Each
 concatenated expression
-may be a literal character, the any character specified by the \verb|.|
+may be a literal character, the ``any'' character specified by the \verb|.|
 symbol, or a union of characters specified by the \verb|[]| delimiters. If the
 first character of a union is \verb|^| then it matches any character not in the
 list. Within a union, a range of characters can be given by separating the first
@@ -769,7 +790,9 @@ trailing option. Use it to produce case-insensitive machines, as in \verb|/GET/i
 Ragel does not support very complex regular expressions because the desired
 results can always be achieved using the more general machine construction
 operators listed in Section \ref{machconst}. The following diagram shows the
-result of compiling \verb|/ab*[c-z].*[123]/|.
+result of compiling \verb|/ab*[c-z].*[123]/|. \verb|DEF| represents the default
+transition, which is taken if no other transition can be taken. 
+
 
 % GENERATE: bmregex
 % OPT: -p
@@ -784,7 +807,7 @@ main := /ab*[c-z].*[123]/;
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmregex}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmregex}
 \end{center}
 
 \item \verb|'a' .. 'z'| -- Range. Produces a machine that matches any
@@ -806,7 +829,7 @@ main := 'a' .. 'z';
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{bmrange}
+\includegraphics[scale=0.55]{bmrange}
 \end{center}
 
 
@@ -899,28 +922,31 @@ in the same precedence group are evaluated from left to right.
 \label{machconst}
 
 When using Ragel it is helpful to have a sense of how it constructs machines.
-Sometimes this the determinization process can cause results that appear unusual to someone
-unfamiliar with it. Ragel does not make use of any nondeterministic
-intermediate state machines. All operators accept and return deterministic
-machines. However, to ease the discussion, the operations are defined in terms
-epsilon transitions.
-
-To draw an epsilon transition between two states \verb|x| and \verb|y|, is to
+The determinization process can produce results that seem unusual to someone
+not familiar with the NFA to DFA conversion algorithm. In this section we
+describe Ragel's state machine operators. Though the operators are defined
+using epsilon transitions, it should be noted that this is for discussion only.
+The epsilon transitions described in this section do not persist, but are
+immediately removed by the determinization process which is executed at every
+operation. Ragel does not make use of any nondeterministic intermediate state
+machines. 
+
+To create an epsilon transition between two states \verb|x| and \verb|y| is to
 copy all of the properties of \verb|y| into \verb|x|. This involves drawing in
-all of \verb|y|'s to-state actions, EOF actions, etc., as well as its
+all of \verb|y|'s to-state actions, EOF actions, etc., in addition to its
 transitions. If \verb|x| and \verb|y| both have a transition out on the same
 character, then the transitions must be combined.  During transition
-combination a new transition is made which goes to a new state that is the
+combination a new transition is made that goes to a new state that is the
 combination of both target states. The new combination state is created using
 the same epsilon transition method.  The new state has an epsilon transition
-drawn to all the states that compose it. Since every time an epsilon transition
-is drawn the creation of new epsilon transitions may be triggered, the process
-of drawing epsilon transitions is repeated until there are no more epsilon
-transitions to be made.
+drawn to all the states that compose it. Since the creation of new epsilon
+transitions may be triggered every time an epsilon transition is drawn, the
+process of drawing epsilon transitions is repeated until there are no more
+epsilon transitions to be made.
 
 A very common error that is made when using Ragel is to make machines that do
-too much at once. That is, to create machines that have unintentional
-nondeterminism. This usually results from being unaware of the common strings
+too much. That is, to create machines that have unintentional
+nondetermistic properties. This usually results from being unaware of the common strings
 between machines that are combined together using the regular language
 operators. This can involve never leaving a machine, causing its actions to be
 propagated through all the following states. Or it can involve an alternation
@@ -933,15 +959,10 @@ one portion of the machine to the next. See Chapter
 \ref{controlling-nondeterminism} for more on this problem and how to solve it.
 
 The Graphviz tool is an immense help when debugging improperly compiled
-machines or otherwise learning how to use Ragel. In many cases, practical
-parsing programs will be too large to completely visualize with Graphviz.  The
-proper approach is to reduce the language to the smallest subset possible that
-still exhibits the characteristics that one wishes to learn about or to fix.
-This can be done without modifying the source code using the \verb|-M| and
-\verb|-S| options at the frontend. If a machine cannot be easily reduced,
-embeddings of unique actions can be very useful for tracing a
-particular component of a larger machine specification, since action names are
-written out on transition labels.
+machines or otherwise learning how to use Ragel. Graphviz Dot files can be
+generated from Ragel programs using the \verb|-V| option. See Section
+\ref{visualization} for more information.
+
 
 \subsection{Union}
 
@@ -982,7 +1003,7 @@ main := '0x' xdigit+ | digit+ | alpha alnum*;
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exor}
+\includegraphics[scale=0.55]{exor}
 \end{center}
 
 \subsection{Intersection}
@@ -991,7 +1012,7 @@ main := '0x' xdigit+ | digit+ | alpha alnum*;
 \verbspace
 
 Intersection produces a machine that matches any
-string which is in both machine one and machine two. To achieve intersection, a
+string that is in both machine one and machine two. To achieve intersection, a
 union is performed on the two machines. After the result has been made
 deterministic, any final state that is not a combination of final states from
 both machines has its final state status revoked. To complete the operation,
@@ -1018,7 +1039,7 @@ main :=
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exinter}
+\includegraphics[scale=0.55]{exinter}
 \end{center}
 
 \subsection{Difference}
@@ -1027,7 +1048,7 @@ main :=
 \verbspace
 
 The difference operation produces a machine that matches
-strings which are in machine one but which are not in machine two. To achieve subtraction,
+strings that are in machine one but are not in machine two. To achieve subtraction,
 a union is performed on the two machines. After the result has been made
 deterministic, any final state that came from machine two or is a combination
 of states involving a final state from machine two has its final state status
@@ -1052,7 +1073,7 @@ main := /[a-z][a-z]*/ - ( 'for' | 'int' );
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exsubtr}
+\includegraphics[scale=0.55]{exsubtr}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1064,7 +1085,7 @@ main := /[a-z][a-z]*/ - ( 'for' | 'int' );
 \verbspace
 
 Strong difference produces a machine that matches any string of the first
-machine which does not have any string of the second machine as a substring. In
+machine that does not have any string of the second machine as a substring. In
 the following example, strong subtraction is used to excluded \verb|CRLF| from
 a sequence. In the corresponding visualization, the label \verb|DEF| is short
 for default. The default transition is taken if no other transition can be
@@ -1085,7 +1106,7 @@ main := [a-z]+ ':' ( any* -- crlf ) crlf;
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exstrongsubtr}
+\includegraphics[scale=0.55]{exstrongsubtr}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1104,10 +1125,10 @@ expr - ( any* expr any* )
 Concatenation produces a machine that matches all the strings in machine one followed by all
 the strings in machine two.  Concatenation draws epsilon transitions from the
 final states of the first machine to the start state of the second machine. The
-final states of the first machine loose their final state status, unless the
+final states of the first machine lose their final state status, unless the
 start state of the second machine is final as well. 
 Concatenation is the default operator. Two machines next to each other with no
-operator between them results in the machines being concatenated together.  
+operator between them results in concatenation.
 
 \graphspace
 \begin{center}
@@ -1116,16 +1137,16 @@ operator between them results in the machines being concatenated together.
 \graphspace
 
 The opportunity for nondeterministic behaviour results from the possibility of
-the final states of the first machine accepting a string which is also accepted
+the final states of the first machine accepting a string that is also accepted
 by the start state of the second machine.
-The most common scenario that this happens in is the
+The most common scenario in which this happens is the
 concatenation of a machine that repeats some pattern with a machine that gives
-a termination string, but the repetition machine does not exclude the
-termination string. The example in Section \ref{strong_difference}
+a terminating string, but the repetition machine does not exclude the
+terminating string. The example in Section \ref{strong_difference}
 guards against this. Another example is the expression \verb|("'" any* "'")|.
-When exectued the thread of control will
+When executed the thread of control will
 never leave the \verb|any*| machine.  This is a problem especially if actions
-are embedded to processes the characters of the \verb|any*| component.
+are embedded to process the characters of the \verb|any*| component.
 
 In the following example, the first machine is always active due to the
 nondeterministic nature of concatenation. This particular nondeterminism is intended
@@ -1146,7 +1167,7 @@ main := /[^\n]*\n/* . 'EOF\n';
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exconcat}
+\includegraphics[scale=0.55]{exconcat}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1157,13 +1178,12 @@ adjacent machines there is an ambiguity between subtraction of
 a positive numerical literal and concatenation of a negative numerical literal.
 For example, \verb|(x-7)| could be interpreted as \verb|(x . -7)| or 
 \verb|(x - 7)|. In the Ragel language, the subtraction operator always takes precedence
-over concatenation of a negative literal. Precedence was given to the
-subtraction-based interpretation so as to adhere to the rule that the default
+over concatenation of a negative literal. We adhere to the rule that the default
 concatenation operator takes effect only when there are no other operators between
 two machines. Beware of writing machines such as \verb|(any -1)| when what is
-desired is a concatenation of \verb|any| and -1. Instead write 
-\verb|(any .  -1)| or \verb|(any (-1))|. If in doubt of the meaning of your program do not
-rely on the default concatenation operator, always use the \verb|.| symbol.
+desired is a concatenation of \verb|any| and \verb|-1|. Instead write 
+\verb|(any . -1)| or \verb|(any (-1))|. If in doubt of the meaning of your program do not
+rely on the default concatenation operator; always use the \verb|.| symbol.
 
 
 \subsection{Kleene Star}
@@ -1194,8 +1214,8 @@ arising from nondeterministic behavior, this is discussed in more detail in Chap
 by using the longest-match construction discussed in Section 
 \ref{generating-scanners} on scanners.
 
-In this simple
-example, there is no nondeterminism introduced by the exterior kleene star due
+In this 
+example, there is no nondeterminism introduced by the exterior kleene star due to
 the newline at the end of the regular expression. Without the newline the
 exterior kleene star would be redundant and there would be ambiguity between
 repeating the inner range of the regular expression and the entire regular
@@ -1218,7 +1238,7 @@ main := /[a-z]*\n/*;
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exstar}
+\includegraphics[scale=0.55]{exstar}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1229,8 +1249,7 @@ main := /[a-z]*\n/*;
 
 This operator produces the concatenation of the machine with the kleene star of
 itself. The result will match one or more repetitions of the machine. The plus
-operator is equivalent to \verb|(expr . expr*)|.  The plus operator makes
-repetitions that cannot be zero length.
+operator is equivalent to \verb|(expr . expr*)|.  
 
 % GENERATE: explus
 % OPT: -p
@@ -1247,7 +1266,7 @@ main := alnum+;
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{explus}
+\includegraphics[scale=0.55]{explus}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1259,7 +1278,7 @@ main := alnum+;
 The {\em optional} operator produces a machine that accepts the machine
 given or the zero length string. The optional operator is equivalent to
 \verb/(expr | '' )/. In the following example the optional operator is used to
-extend a token.
+possibly extend a token.
 
 % GENERATE: exoption
 % OPT: -p
@@ -1276,7 +1295,7 @@ main := digit+ ('.' digit+)?;
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exoption}
+\includegraphics[scale=0.55]{exoption}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1316,7 +1335,7 @@ main := ! ( digit any* );
 
 \graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exnegate}
+\includegraphics[scale=0.55]{exnegate}
 \end{center}
 \graphspace
 
@@ -1328,739 +1347,355 @@ main := ! ( digit any* );
 
 Character-level negation produces a machine that matches any single character
 not matched by the given machine. Character-Level Negation is equivalent to
-\verb|(any - expr)|.
+\verb|(any - expr)|. It must be applied only to machines that match strings of
+length one.
 
-\section{State Charts}
+\section{State Machine Minimization}
 
-It is not uncommon for programmers to implement
-parsers as manually-coded state machines, either using a switch statement or a
-state map compiler which takes a list of states, transitions and actions, and
-generates code. 
-
-This method can be a very effective programming technique for producing robust
-code. The key disadvantage becomes clear when one attempts to comprehend such a
-parser. Machines coded in this way usually require many lines, causing logic to
-be spread out over large distances in the source file. Remembering the function
-of a large number of states can be difficult and organizing the parser in a
-sensible way requires discipline because branches and repetition present many
-file layout options.  This kind of programming takes a specification with
-inherent structure such as looping, alternation and concatenation and expresses
-it in a flat form. 
+State machine minimization is the process of finding the minimal equivalent FSM accepting
+the language. Minimization reduces the number of states in machines
+by merging equivalent states. It does not change the behaviour of the machine
+in any way. It will cause some states to be merged into one because they are
+functionally equivalent. State minimization is on by default. It can be turned
+off with the \verb|-n| option.
 
-If we could take an isolated component of a manually programmed state chart,
-that is, a subset of states that has only one entry point, and implement it
-using regular language operators then we could eliminate all the explicit
-naming of the states contained in it. By eliminating explicitly named states
-and replacing them with higher-level specifications we simplify a parser
-specification.
+The algorithm implemented is similar to Hopcroft's state minimization
+algorithm. Hopcroft's algorithm assumes a finite alphabet that can be listed in
+memory, whereas Ragel supports arbitrary integer alphabets that cannot be
+listed in memory. Though exact analysis is very difficult, Ragel minimization
+runs close to $O(n \times log(n))$ and requires $O(n)$ temporary storage where
+$n$ is the number of states.
 
-For example, sometimes chains of states are needed, with only a small number of
-possible characters appearing along the chain. These can easily be replaced
-with a concatenation of characters. Sometimes a group of common states
-implement a loop back to another single portion of the machine. Rather than
-manually duplicate all the transitions that loop back, we may be able to
-express the loop using a kleene star operator.
+\section{Visualization}
+\label{visualization}
 
-Ragel allows one to take this state map simplification approach. We can build
-state machines using a state map model and implement portions of the state map
-using regular languages. In place of any transition in the state machine,
-entire sub-state machines can be given. These can encapsulate functionality
-defined elsewhere. An important aspect of the Ragel approach is that when we
-wrap up a collection of states using a regular expression we do not loose
-access to the states and transitions. We can still execute code on the
-transitions that we have encapsulated.
+%In many cases, practical
+%parsing programs will be too large to completely visualize with Graphviz.  The
+%proper approach is to reduce the language to the smallest subset possible that
+%still exhibits the characteristics that one wishes to learn about or to fix.
+%This can be done without modifying the source code using the \verb|-M| and
+%\verb|-S| options. If a machine cannot be easily reduced,
+%embeddings of unique actions can be very useful for tracing a
+%particular component of a larger machine specification, since action names are
+%written out on transition labels.
 
-\subsection{Join}
+Ragel is able to emit compiled state machines in Graphviz's Dot file format.
+This is done using the \verb|-V| option.
+Graphviz support allows users to perform
+incremental visualization of their parsers. User actions are displayed on
+transition labels of the graph. 
 
-\verb|expr , expr , ...|
-\verbspace
+If the final graph is too large to be
+meaningful, or even drawn, the user is able to inspect portions of the parser
+by naming particular regular expression definitions with the \verb|-S| and
+\verb|-M| options to the \verb|ragel| program. Use of Graphviz greatly
+improves the Ragel programming experience. It allows users to learn Ragel by
+experimentation and also to track down bugs caused by unintended
+nondeterminism.
 
-Join a list of machines together without
-drawing any transitions, without setting up a start state, and without
-designating any final states. Transitions between the machines may be specified
-using labels and epsilon transitions. The start state must be explicity
-specified with the ``start'' label. Final states may be specified with the an
-epsilon transition to the implicitly created ``final'' state. The join
-operation allows one to build machines using a state chart model.
+Ragel has another option to help debugging. The \verb|-x| option causes Ragel
+to emit the compiled machine in an XML format.
 
-\subsection{Label}
+\chapter{User Actions}
 
-\verb|label: expr| 
-\verbspace
+Ragel permits the user to embed actions into the transitions of a regular
+expression's corresponding state machine. These actions are executed when the
+generated code moves over a transition.  Like the regular expression operators,
+the action embedding operators are fully compositional. They take a state
+machine and an action as input, embed the action and yield a new state machine
+that can be used in the construction of other machines. Due to the
+compositional nature of embeddings, the user has complete freedom in the
+placement of actions.
 
-Attaches a label to an expression. Labels can be
-used as the target of epsilon transitions and explicit control transfer
-statements such \verb|fgoto| and \verb|fnext| in action
-code.
+A machine's transitions are categorized into four classes. The action embedding
+operators access the transitions defined by these classes.  The {\em entering
+transition} operator \verb|>| isolates the start state, then embeds an action
+into all transitions leaving it. The {\em finishing transition} operator
+\verb|@| embeds an action into all transitions going into a final state.  The
+{\em all transition} operator \verb|$| embeds an action into all transitions of
+an expression. The {\em leaving transition} operator \verb|%| provides access
+to the yet-unmade transitions moving out of the machine via the final states. 
 
-\subsection{Epsilon}
+\section{Embedding Actions}
 
-\verb|expr -> label| 
+\begin{verbatim}
+action ActionName {
+    /* Code an action here. */
+    count += 1;
+}
+\end{verbatim}
 \verbspace
 
-Draws an epsilon transition to the state defined
-by \verb|label|.  Epsilon transitions are made deterministic when join
-operators are evaluated. Epsilon transitions that are not in a join operation
-are made deterministic when the machine definition that contains the epsilon is
-complete. See Section \ref{labels} for information on referencing labels.
-
+The action statement defines a block of code that can be embedded into an FSM.
+Action names can be referenced by the action embedding operators in
+expressions. Though actions need not be named in this way (literal blocks
+of code can be embedded directly when building machines), defining reusable
+blocks of code whenever possible is good practice because it potentially increases the
+degree to which the machine can be minimized. 
 
-\section{Scanners}
-\label{generating-scanners}
+Within an action some Ragel expressions and statements are parsed and
+translated. These allow the user to interact with the machine from action code.
+See Section \ref{vals} for a complete list of statements and values available
+in code blocks. 
 
-The longest-match operator can be used to construct scanners.  The generated
-machine repeatedly attempts to match one of the given patterns, first favouring
-longer pattern matches over shorter ones. If there is a choice between equal
-length matches, the match of the pattern which appears first is chosen.
+\subsection{Entering Action}
 
-\verbspace
-\begin{verbatim}
-<machine_name> := |* 
-        pattern1 => action1;
-        pattern2 => action2;
-        ...
-    *|;
-\end{verbatim}
+\verb|expr > action| 
 \verbspace
 
-The longest-match construction operator is not a pure state machine operator.
-It relies on the \verb|tokstart|, \verb|tokend| and \verb|act| variables to be
-present so that it can backtrack and make pointers to the matched text
-available to the user. If input is processed using multiple calls to the
-execute code then the user must ensure that when a token is only partially
-matched that the prefix is preserved on the subsequent invocation of the
-execute code.
+The entering action operator embeds an action into all transitions
+that enter into the machine from the start state. If the start state is final,
+then the action is also embedded into the start state as a leaving action. This
+means that if a machine accepts the zero-length string and control passes
+through the start state then the entering action is executed. Note
+that this can happen on both a following character and on the EOF event.
 
-The \verb|tokstart| variable must be defined as a pointer to the input data.
-It is used for recording where the current token match begins. This variable
-may be used in action code for retrieving the text of the current match.  Ragel
-ensures that in between tokens and outside of the longest-match machines that
-this pointer is set to null. In between calls to the execute code the user must
-check if \verb|tokstart| is set and if so, ensure that the data it points to is
-preserved ahead of the next buffer block. This is described in more detail
-below.
+In some machines the start state has transtions coming in from within the
+machine. In these cases the start state is first isolated from the rest of the
+machine ensuring that the entering actions are exected once only.
 
-The \verb|tokend| variable must also be defined as a pointer to the input data.
-It is used for recording where a match ends and where scanning of the next
-token should begin. This can also be used in action code for retrieving the
-text of the current match.
+\verbspace
 
-The \verb|act| variable must be defined as an integer type. It is used for
-recording the identity of the last pattern matched when the scanner must go
-past a matched pattern in an attempt to make a longer match. If the longer
-match fails it may need to consult the act variable. In some cases use of the act
-variable can be avoided because the value of the current state is enough
-information to determine which token to accept, however in other cases this is
-not enough and so the \verb|act| variable is used. 
+% GENERATE: exstact
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exstact;
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+# Execute A at the beginning of a string of alpha.
+action A {}
+main := ( lower* >A ) . ' ';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-When the longest-match operator is in use, the user's driver code must take on
-some buffer management functions. The following algorithm gives an overview of
-the steps that should be taken to properly use the longest-match operator.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exstact}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\begin{itemize}
-\setlength{\parskip}{0pt}
-\item Read a block of input data.
-\item Run the execute code.
-\item If \verb|tokstart| is set, the execute code will expect the incomplete
-token to be preserved ahead of the buffer on the next invocation of the execute
-code.  
-\begin{itemize}
-\item Shift the data beginning at \verb|tokstart| and ending at \verb|pe| to the
-beginning of the input buffer.
-\item Reset \verb|tokstart| to the beginning of the buffer. 
-\item Shift \verb|tokend| by the distance from the old value of \verb|tokstart|
-to the new value. The \verb|tokend| variable may or may not be valid.  There is
-no way to know if it holds a meaningful value because it is not kept at null
-when it is not in use. It can be shifted regardless.
-\end{itemize}
-\item Read another block of data into the buffer, immediately following any
-preserved data.
-\item Run the scanner on the new data.
-\end{itemize}
+\subsection{Finishing Action}
 
-Figure \ref{preserve_example} shows the required handling of an input stream in
-which a token is broken by the input block boundaries. After processing up to
-and including the ``t'' of ``characters'', the prefix of the string token must be
-retained and processing should resume at the ``e'' on the next iteration of
-the execute code.
+\verb|expr @ action|
+\verbspace
 
-If one uses a large input buffer for collecting input then the number of times
-the shifting must be done will be small. Furthermore, if one takes care not to
-define tokens that are allowed to be very long and instead processes these
-items using pure state machines or sub-scanners, then only a small amount of
-data will ever need to be shifted.
+The finishing action operator embeds an action into any transitions that move
+the machine into a final state. Further input may move the machine out of the
+final state, but keep it in the machine. Therefore finishing actions may be
+executed more than once if a machine has any internal transitions out of a
+final state. In the following example the final state has no transitions out
+and the finishing action is executed only once.
 
-\begin{figure}
+% GENERATE: exdoneact
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exdoneact;
+% action A {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-      a)           A stream "of characters" to be scanned.
-                   |        |          |
-                   p        tokstart   pe
-
-      b)           "of characters" to be scanned.
-                   |          |        |
-                   tokstart   p        pe
+# Execute A when the trailing space is seen.
+main := ( lower* ' ' ) @A;
 \end{verbatim}
-\caption{Following an invocation of the execute code there may be a partially
-matched token (a). The data of the partially matched token 
-must be preserved ahead of the new data on the next invocation (b).}
-\label{preserve_example}
-\end{figure}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-Since scanners attempt to make the longest possible match of input, in some
-cases they are not able to identify a token upon parsing its final character,
-they must wait for a lookahead character. For example if trying to match words,
-the token match must be triggered on following whitespace in case more
-characters of the word have yet to come. The user must therefore arrange for an
-EOF character to be sent to the scanner to flush out any token that has not yet
-been matched.  The user can exclude a single character from the entire scanner
-and use this character as the EOF character, possibly specifying an EOF action.
-For most scanners, zero is a suitable choice for the EOF character. 
-
-Alternatively, if whitespace is not significant and ignored by the scanner, the
-final real token can be flushed out by simply sending an additional whitespace
-character on the end of the stream. If the real stream ends with whitespace
-then it will simply be extended and ignored. If it does not, then the last real token is
-guaranteed to be flushed and the dummy EOF whitespace ignored.
-An example scanner processing loop is given in Figure \ref{scanner-loop}.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exdoneact}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\begin{figure}
-\small
-\begin{verbatim}
-    int have = 0;
-    bool done = false;
-    while ( !done ) {
-        /* How much space is in the buffer? */
-        int space = BUFSIZE - have;
-        if ( space == 0 ) {
-            /* Buffer is full. */
-            cerr << "TOKEN TOO BIG" << endl;
-            exit(1);
-        }
 
-        /* Read in a block after any data we already have. */
-        char *p = inbuf + have;
-        cin.read( p, space );
-        int len = cin.gcount();
+\subsection{All Transition Action}
 
-        /* If no data was read, send the EOF character.
-        if ( len == 0 ) {
-            p[0] = 0, len++;
-            done = true;
-        }
+\verb|expr $ action|
+\verbspace
 
-        char *pe = p + len;
-        %% write exec;
-
-        if ( cs == RagelScan_error ) {
-            /* Machine failed before finding a token. */
-            cerr << "PARSE ERROR" << endl;
-            exit(1);
-        }
-
-        if ( tokstart == 0 )
-            have = 0;
-        else {
-            /* There is a prefix to preserve, shift it over. */
-            have = pe - tokstart;
-            memmove( inbuf, tokstart, have );
-            tokend = inbuf + (tokend-tokstart);
-            tokstart = inbuf;
-        }
-    }
-\end{verbatim}
-\caption{A processing loop for a scanner.}
-\label{scanner-loop}
-\end{figure}
-
-
-\section{Write Statement}
-\label{write-statement}
+The all transition operator embeds an action into all transitions of a machine.
+The action is executed whenever a transition of the machine is taken. In the
+following example, A is executed on every character matched.
 
+% GENERATE: exallact
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exallact;
+% action A {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-write <component> [options];
+# Execute A on any characters of the machine.
+main := ( 'm1' | 'm2' ) $A;
 \end{verbatim}
-\verbspace
-
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-The write statement is used to generate parts of the machine. 
-There are four
-components that can be generated by a write statement. These components are the
-state machine's data, initialization code, execution code and EOF action
-execution code. A write statement may appear before a machine is fully defined.
-This allows one to write out the data first then later define the machine where
-it is used. An example of this is show in Figure \ref{fbreak-example}.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exallact}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\subsection{Write Data}
-\begin{verbatim}
-write data [options];
-\end{verbatim}
-\verbspace
 
-The write data statement causes Ragel to emit the constant static data needed
-by the machine. In table-driven output styles (see Section \ref{genout}) this
-is a collection of arrays that represent the states and transitions of the
-machine.  In goto-driven machines much less data is emitted. At the very
-minimum a start state \verb|name_start| is generated.  All variables written
-out in machine data have both the \verb|static| and \verb|const| properties and
-are prefixed with the name of the machine and an
-underscore. The data can be placed inside a class, inside a function, or it can
-be defined as global data.
+\subsection{Leaving Actions}
+\label{out-actions}
 
-Two variables are written that may be used to test the state of the machine
-after a buffer block has been processed. The \verb|name_error| variable gives
-the id of the state that the machine moves into when it cannot find a valid
-transition to take. The machine immediately breaks out of the processing loop when
-it finds itself in the error state. The error variable can be compared to the
-current state to determine if the machine has failed to parse the input. If the
-machine is complete, that is from every state there is a transition to a proper
-state on every possible character of the alphabet, then no error state is required
-and this variable will be set to -1.
+\verb|expr % action|
+\verbspace
 
-The \verb|name_first_final| variable stores the id of the first final state. All of the
-machine's states are sorted by their final state status before having their ids
-assigned. Checking if the machine has accepted its input can then be done by
-checking if the current state is greater-than or equal to the first final
-state.
+The leaving action operator queues an action for embedding into the transitions
+that go out of a machine via a final state. The action is first stored in
+the machine's final states and is later transferred to any transitions that are
+made going out of the machine by a kleene star or concatenation operation.
 
-Data generation has several options:
+If a final state of the machine is still final when compilation is complete
+then the leaving action is also embedded as an EOF action. Therefore, leaving
+the machine is defined as either leaving on a character or as state machine
+acceptance.
 
-\begin{itemize}
-\item \verb|noerror| - Do not generate the integer variable that gives the
-id of the error state.
-\item \verb|nofinal| - Do not generate the integer variable that gives the
-id of the first final state.
-\item \verb|noprefix| - Do not prefix the variable names with the name of the
-machine.
-\end{itemize}
+This operator allows one to associate an action with the termination of a
+sequence, without being concerned about what particular character terminates
+the sequence. In the following example, A is executed when leaving the alpha
+machine on the newline character.
 
-\subsection{Write Init}
+% GENERATE: exoutact1
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exoutact1;
+% action A {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-write init;
+# Match a word followed by a newline. Execute A when 
+# finishing the word.
+main := ( lower+ %A ) . '\n';
 \end{verbatim}
-\verbspace
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-The write init statement causes Ragel to emit initialization code. This should
-be executed once before the machine is started. At a very minimum this sets the
-current state to the start state. If other variables are needed by the
-generated code, such as call
-stack variables or longest-match management variables, they are also
-initialized here.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exoutact1}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\subsection{Write Exec}
+In the following example, the \verb|term_word| action could be used to register
+the appearance of a word and to clear the buffer that the \verb|lower| action used
+to store the text of it.
+
+% GENERATE: exoutact2
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exoutact2;
+% action lower {}
+% action space {}
+% action term_word {}
+% action newline {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-write exec [options];
+word = ( [a-z] @lower )+ %term_word;
+main := word ( ' ' @space word )* '\n' @newline;
 \end{verbatim}
-\verbspace
-
-The write exec statement causes Ragel to emit the state machine's execution code.
-Ragel expects several variables to be available to this code. At a very minimum, the
-generated code needs access to the current character position \verb|p|, the ending
-position \verb|pe| and the current state \verb|cs|, though \verb|pe|
-can be excluded by specifying the \verb|noend| write option.
-The \verb|p| variable is the cursor that the execute code will
-used to traverse the input. The \verb|pe| variable should be set up to point to one
-position past the last valid character in the buffer.
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-Other variables are needed when certain features are used. For example using
-the \verb|fcall| or \verb|fret| statements requires \verb|stack| and
-\verb|top| variables to be defined. If a longest-match construction is used,
-variables for managing backtracking are required.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exoutact2}
+\end{center}
+\graphspace
 
-The write exec statement has one option. The \verb|noend| option tells Ragel
-to generate code that ignores the end position \verb|pe|. In this
-case the user must explicitly break out of the processing loop using
-\verb|fbreak|, otherwise the machine will continue to process characters until
-it moves into the error state. This option is useful if one wishes to process a
-null terminated string. Rather than traverse the string to discover then length
-before processing the input, the user can break out when the null character is
-seen.  The example in Figure \ref{fbreak-example} shows the use of the
-\verb|noend| write option and the \verb|fbreak| statement for processing a string.
+In this final example of the action embedding operators, A is executed upon entering
+the alpha machine, B is executed on all transitions of the
+alpha machine, C is executed when the alpha machine is exited by moving into the
+newline machine and N is executed when the newline machine moves into a final
+state.  
 
-\begin{figure}
-\small
+% GENERATE: exaction
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exaction;
+% action A {}
+% action B {}
+% action C {}
+% action N {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-#include <stdio.h>
-%% machine foo;
-int main( int argc, char **argv )
-{
-    %% write data noerror nofinal;
-    int cs, res = 0;
-    if ( argc > 1 ) {
-        char *p = argv[1];
-        %%{ 
-            main := 
-                [a-z]+ 
-                0 @{ res = 1; fbreak; };
-            write init;
-            write exec noend;
-        }%%
-    }
-    printf("execute = %i\n", res );
-    return 0;
-}
+# Execute A on starting the alpha machine, B on every transition 
+# moving through it and C upon finishing. Execute N on the newline.
+main := ( lower* >A $B %C ) . '\n' @N;
 \end{verbatim}
-\caption{Use of {\tt noend} write option and the {\tt fbreak} statement for
-processing a string.}
-\label{fbreak-example}
-\end{figure}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{exaction}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\subsection{Write EOF Actions}
-\begin{verbatim}
-write eof;
-\end{verbatim}
-\verbspace
 
-The write EOF statement causes Ragel to emit code that executes EOF actions.
-This write statement is only relevant if EOF actions have been embedded,
-otherwise it does not generate anything. The EOF action code requires access to
-the current state.
+\section{State Action Embedding Operators}
 
-\section{Referencing Names}
-\label{labels}
+The state embedding operators allow one to embed actions into states. Like the
+transition embedding operators, there are several different classes of states
+that the operators access. The meanings of the symbols are similar to the
+meanings of the symbols used for the transition embedding operators. The design
+of the state selections was driven by a need to cover the states of an
+expression with exactly one error action.
 
-This section describes how to reference names in epsilon transitions and
-action-based control-flow statements such as \verb|fgoto|. There is a hierarchy
-of names implied in a Ragel specification.  At the top level are the machine
-instantiations. Beneath the instantiations are labels and references to machine
-definitions. Beneath those are more labels and references to definitions, and
-so on.
+Unlike the transition embedding operators, the state embedding operators are
+also distinguished by the different kinds of events that embedded actions can
+be associated with. Therefore the state embedding operators have two
+components.  The first, which is the first one or two characters, specifies the
+class of states that the action will be embedded into. The second component
+specifies the type of event the action will be executed on. The symbols of the
+second component also have equivalent kewords. 
 
-Any name reference may contain multiple components separated with the \verb|::|
-compound symbol.  The search for the first component of a name reference is
-rooted at the join expression that the epsilon transition or action embedding
-is contained in. If the name reference is not not contained in a join,
-the search is rooted at the machine definition that that the epsilon transition or
-action embedding is contained in. Each component after the first is searched
-for beginning at the location in the name tree that the previous reference
-component refers to.
+\vspace{10pt}
 
-In the case of action-based references, if the action is embedded more than
-once, the local search is performed for each embedding and the result is the
-union of all the searches. If no result is found for action-based references then
-the search is repeated at the root of the name tree.  Any action-based name
-search may be forced into a strictly global search by prefixing the name
-reference with \verb|::|.
+\def\fakeitem{\hspace*{12pt}$\bullet$\hspace*{10pt}}
 
-The final component of the name reference must resolve to a unique entry point.
-If a name is unique in the entire name tree it can be referenced as is. If it
-is not unique it can be specified by qualifying it with names above it in the
-name tree. However, it can always be renamed.
+\begin{minipage}{\textwidth}
+\begin{multicols}{2}
+\raggedcolumns
+\noindent The different classes of states are:\\
+\fakeitem \verb|> | -- the start state\\
+\fakeitem \verb|< | -- any state except the start state\\
+\fakeitem \verb|$ | -- all states\\
+\fakeitem \verb|% | -- final states\\
+\fakeitem \verb|@ | -- any state except final states\\
+\fakeitem \verb|<>| -- any except start and final (middle)
 
-% FIXME: Should fit this in somewhere.
-% Some kinds of name references are illegal. Cannot call into longest-match
-% machine, can only call its start state. Cannot make a call to anywhere from
-% any part of a longest-match machine except a rule's action. This would result
-% in an eventual return to some point inside a longest-match other than the
-% start state. This is banned for the same reason a call into the LM machine is
-% banned.
+\columnbreak
 
-\section{State Machine Minimization}
+\noindent The different kinds of embeddings are:\\
+\fakeitem \verb|~| -- to-state actions (\verb|to|)\\
+\fakeitem \verb|*| -- from-state actions (\verb|from|)\\
+\fakeitem \verb|/| -- EOF actions (\verb|eof|)\\
+\fakeitem \verb|!| -- error actions (\verb|err|)\\
+\fakeitem \verb|^| -- local error actions (\verb|lerr|)\\
+\end{multicols}
+\end{minipage}
 
-State machine minimization is the process of finding the minimal equivalent FSM accepting
-the language. Minimization reduces the number of states in machines
-by merging equivalent states. It does not change the behaviour of the machine
-in any way. It will cause some states to be merged into one because they are
-functionally equivalent. State minimization is on by default. It can be turned
-off with the \verb|-n| option.
+\subsection{To-State and From-State Actions}
 
-The algorithm implemented is similar to Hopcroft's state minimization
-algorithm. Hopcroft's algorithm assumes a finite alphabet that can be listed in
-memory, whereas Ragel supports arbitrary integer alphabets that cannot be
-listed in memory. Though exact analysis is very difficult, Ragel minimization
-runs close to $O(n \times log(n))$ and requires $O(n)$ temporary storage where
-$n$ is the number of states.
+\subsubsection{To-State Actions}
 
-\chapter{User Actions}
+\def\sasp{\hspace*{40pt}}
 
-Ragel permits the user to embed actions into the transitions of a regular
-expression's corresponding state machine. These actions are executed when the
-generated code moves over a transition.  Like the regular expression operators,
-the action embedding operators are fully compositional. They take a state
-machine and an action as input, embed the action, and yield a new state machine
-which can be used in the construction of other machines. Due to the
-compositional nature of embeddings, the user has complete freedom in the
-placement of actions.
-
-A machine's transitions are categorized into four classes, The action embedding
-operators access the transitions defined by these classes.  The {\em entering
-transition} operator \verb|>| isolates the start state, then embeds an action
-into all transitions leaving it. The {\em finishing transition} operator
-\verb|@| embeds an action into all transitions going into a final state.  The
-{\em all transition} operator \verb|$| embeds an action into all transitions of
-an expression. The {\em pending out transition} operator \verb|%| provides
-access to yet-unmade leaving transitions. 
-
-\section{Embedding Actions}
-
-\begin{verbatim}
-action ActionName {
-    /* Code an action here. */
-    count += 1;
-}
-\end{verbatim}
-\verbspace
-
-The action statement defines a block of code that can be embedded into an FSM.
-Action names can be referenced by the action embedding operators in
-expressions. Though actions need not be named in this way (literal blocks
-of code can be embedded directly when building machines), defining reusable
-blocks of code whenever possible is good practice because it potentially increases the
-degree to which the machine can be minimized. Within an action some Ragel expressions
-and statements are parsed and translated. These allow the user to interact with the machine
-from action code. See Section \ref{vals} for a complete list of statements and
-values available in code blocks. 
-
-\subsection{Entering Action}
-
-\verb|expr > action| 
-\verbspace
-
-The entering operator embeds an action into the starting transitions. The
-action is executed on all transitions that enter into the machine from the
-start state.  If the start state is a final state then it is possible for the
-machine to never be entered and the starting transitions bypassed.  In the
-following example, the action is executed on the first transition of the
-machine. If the repetition machine is bypassed the action is not executed.
-
-\verbspace
-
-% GENERATE: exstact
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exstact;
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Execute A at the beginning of a string of alpha.
-action A {}
-main := ( lower* >A ) . ' ';
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exstact}
-\end{center}
-\graphspace
-
-\subsection{Finishing Action}
-
-\verb|expr @ action|
-\verbspace
-
-The finishing action operator embeds an action into any transitions that go into a
-final state. Whether or not the machine accepts is not determined at the point
-the action is executed. Further input may move the machine out of the accepting
-state, but keep it in the machine. As in the following example, the
-into-final-state operator is most often used when no lookahead is necessary.
-
-% GENERATE: exdoneact
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exdoneact;
-% action A {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Execute A when the trailing space is seen.
-main := ( lower* ' ' ) @A;
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exdoneact}
-\end{center}
-\graphspace
-
-
-\subsection{All Transition Action}
-
-\verb|expr $ action|
-\verbspace
-
-The all transition operator embeds an action into all transitions of a machine.
-The action is executed whenever a transition of the machine is taken. In the
-following example, A is executed on every character matched.
-
-% GENERATE: exallact
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exallact;
-% action A {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Execute A on any characters of machine one or two.
-main := ( 'm1' | 'm2' ) $A;
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exallact}
-\end{center}
-\graphspace
-
-
-\subsection{Pending Out (Leaving) Actions}
-\label{out-actions}
-
-\verb|expr % action|
-\verbspace
-
-The pending out action operator embeds an action into the pending out
-transitions of a machine. The action is first embedded into the final states of
-the machine and later transferred to any transitions made going out of the
-machine. The transfer can be caused either by a concatenation or kleene star
-operation.  This mechanism allows one to associate an action with the
-termination of a sequence, without being concerned about what particular
-character terminates the sequence.  In the following example, A is executed
-when leaving the alpha machine by the newline character.
-
-% GENERATE: exoutact1
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exoutact1;
-% action A {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Match a word followed by an newline. Execute A when 
-# finishing the word.
-main := ( lower+ %A ) . '\n';
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exoutact1}
-\end{center}
-\graphspace
-
-In the following example, the \verb|term_word| action could be used to register
-the appearance of a word and to clear the buffer that the \verb|lower| action used
-to store the text of it.
-
-% GENERATE: exoutact2
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exoutact2;
-% action lower {}
-% action space {}
-% action term_word {}
-% action newline {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-word = ( [a-z] @lower )+ %term_word;
-main := word ( ' ' @space word )* '\n' @newline;
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exoutact2}
-\end{center}
-\graphspace
-
-
-In this final example of the action embedding operators, A is executed upon
-entering the alpha machine, B is executed on all transitions of the alpha
-machine, C is executed when the alpha machine accepts by moving into the
-newline machine and N is executed when the newline machine moves into a final
-state.  
-
-% GENERATE: exaction
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exaction;
-% action A {}
-% action B {}
-% action C {}
-% action N {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Execute A on starting the alpha machine, B on every transition 
-# moving through it and C upon finishing. Execute N on the newline.
-main := ( lower* >A $B %C ) . '\n' @N;
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exaction}
-\end{center}
-\graphspace
-
-
-\section{State Action Embedding Operators}
-
-The state embedding operators allow one to embed actions into states. Like the
-transition embedding operators, there are several different classes of states
-that the operators access. The meanings of the symbols are partially related to
-the meanings of the symbols used by the transition embedding operators. 
-
-The state embedding operators are different from the transition embedding
-operators in that there are various kinds of events that embedded actions can
-be associated with, requiring them to be distinguished by these different types
-of events. The state embedding operators have two components.  The first, which
-is the first one or two characters, specifies the class of states that the
-action will be embedded into. The second component specifies the type of event
-the action will be executed on. 
-
-\def\fakeitem{\hspace*{12pt}$\bullet$\hspace*{10pt}}
-
-\begin{minipage}{\textwidth}
-\begin{multicols}{2}
-\raggedcolumns
-\noindent The different classes of states are:\\
-\fakeitem \verb|> | -- the start state \\
-\fakeitem \verb|$ | -- all states\\
-\fakeitem \verb|% | -- final states\\
-\fakeitem \verb|< | -- any state except the start state\\
-\fakeitem \verb|@ | -- any state except final states\\
-\fakeitem \verb|<>| -- any except start and final (middle)
-
-\columnbreak
-
-\noindent The different kinds of embeddings are:\\
-\fakeitem \verb|~| -- to-state actions\\
-\fakeitem \verb|*| -- from-state actions\\
-\fakeitem \verb|/| -- EOF actions\\
-\fakeitem \verb|!| -- error actions\\
-\fakeitem \verb|^| -- local error actions\\
-\end{multicols}
-\end{minipage}
-%\label{state-act-embed}
-%\caption{The two components of state embedding operators. The class of states
-%to select comes first, followed by the type of embedding.}
-%
-%\begin{figure}[t]
-%\centering
-%\includegraphics{stembed}
-%\caption{Summary of state manipulation operators}
-%\label{state-act-embed-chart}
-%\end{figure}
-
-%\noindent Putting these two components together we get a matrix of state
-%embedding operators. The entire set is given in Figure \ref{state-act-embed-chart}.
-
-
-\subsection{To-State and From-State Actions}
-
-\subsubsection{To-State Actions}
+\sasp\verb|>~action      >to(name)      >to{...} | -- the start state\\
+\sasp\verb|<~action      <to(name)      <to{...} | -- any state except the start state\\
+\sasp\verb|$~action      $to(name)      $to{...} | -- all states\\
+\sasp\verb|%~action      %to(name)      %to{...} | -- final states\\
+\sasp\verb|@~action      @to(name)      @to{...} | -- any state except final states\\
+\sasp\verb|<>~action     <>to(name)     <>to{...}| -- any except start and final (middle)
+\vspace{12pt}
 
-\verb| >~  $~  %~  <~  @~  <>~ |
-\verbspace
 
 To-state actions are executed whenever the state machine moves into the
 specified state, either by a natural movement over a transition or by an
@@ -2079,8 +1714,13 @@ of to-state actions.
 
 \subsubsection{From-State Actions}
 
-\verb| >*  $*  %*  <*  @*  <>* |
-\verbspace
+\sasp\verb|>*action     >from(name)     >from{...} | -- the start state\\
+\sasp\verb|<*action     <from(name)     <from{...} | -- any state except the start state\\
+\sasp\verb|$*action     $from(name)     $from{...} | -- all states\\
+\sasp\verb|%*action     %from(name)     %from{...} | -- final states\\
+\sasp\verb|@*action     @from(name)     @from{...} | -- any state except final states\\
+\sasp\verb|<>*action    <>from(name)    <>from{...}| -- any except start and final (middle)
+\vspace{12pt}
 
 From-state actions are executed whenever the state machine takes a transition from a
 state, either to itself or to some other state. These actions are executed
@@ -2092,101 +1732,175 @@ embeddings, from-state embeddings stay with the state.
 
 \subsection{EOF Actions}
 
-\verb| >/  $/  %/  </  @/  <>/ | 
-\verbspace
+\sasp\verb|>/action     >eof(name)     >eof{...} | -- the start state\\
+\sasp\verb|</action     <eof(name)     <eof{...} | -- any state except the start state\\
+\sasp\verb|$/action     $eof(name)     $eof{...} | -- all states\\
+\sasp\verb|%/action     %eof(name)     %eof{...} | -- final states\\
+\sasp\verb|@/action     @eof(name)     @eof{...} | -- any state except final states\\
+\sasp\verb|<>/action    <>eof(name)    <>eof{...}| -- any except start and final (middle)
+\vspace{12pt}
 
-The EOF action embedding operators enable the user to embed EOF actions into
-different classes of
-states.  EOF actions are stored in states and generated with the \verb|write eof|
-statement. The generated EOF code switches on the current state and executes the EOF
-actions associated with it.
+The EOF action embedding operators enable the user to embed actions that are
+executed at the end of the input stream. EOF actions are stored in states and
+generated in the \verb|write exec| block. They are run when \verb|p == pe == eof|
+as the execute block is finishing. EOF actions are free to adjust \verb|p| and
+jump to another part of the machine to restart execution.
 
 \subsection{Handling Errors}
 
+In many applications it is useful to be able to react to parsing errors.  The
+user may wish to print an error message that depends on the context.  It
+may also be desirable to consume input in an attempt to return the input stream
+to some known state and resume parsing. To support error handling and recovery,
+Ragel provides error action embedding operators. There are two kinds of error
+actions: global error actions and local error actions.
+Error actions can be used to simply report errors, or by jumping to a machine
+instantiation that consumes input, can attempt to recover from errors.  
+
 \subsubsection{Global Error Actions}
 
-\verb| >!  $!  %!  <!  @!  <>! | 
-\verbspace
+\sasp\verb|>!action     >err(name)     >err{...} | -- the start state\\
+\sasp\verb|<!action     <err(name)     <err{...} | -- any state except the start state\\
+\sasp\verb|$!action     $err(name)     $err{...} | -- all states\\
+\sasp\verb|%!action     %err(name)     %err{...} | -- final states\\
+\sasp\verb|@!action     @err(name)     @err{...} | -- any state except final states\\
+\sasp\verb|<>!action    <>err(name)    <>err{...}| -- any except start and final (middle)
+\vspace{12pt}
 
-Error actions are stored in states until the final state machine has been fully
-constructed. They are then transferred to the transitions that move into the
-error state. This transfer entails the creation of a transition from the state
-to the error state that is taken on all input characters which are not already
-covered by the state's transitions. In other words it provides a default
-action. Error actions can induce a recovery by altering \verb|p| and then jumping back
-into the machine with \verb|fgoto|.
+Global error actions are stored in the states they are embedded into until
+compilation is complete. They are then transferred to the transitions that move
+into the error state. These transitions are taken on all input characters that
+are not already covered by the state's transitions. If a state with an error
+action is not final when compilation is complete, then the action is also
+embedded as an EOF action.
+
+Error actions can be used to recover from errors by jumping back into the
+machine with \verb|fgoto| and optionally altering \verb|p|.
 
 \subsubsection{Local Error Actions}
 
-\verb| >^  $^  %^  <^  @^  <>^ | 
-\verbspace
+\sasp\verb|>^action     >lerr(name)     >lerr{...} | -- the start state\\
+\sasp\verb|<^action     <lerr(name)     <lerr{...} | -- any state except the start state\\
+\sasp\verb|$^action     $lerr(name)     $lerr{...} | -- all states\\
+\sasp\verb|%^action     %lerr(name)     %lerr{...} | -- final states\\
+\sasp\verb|@^action     @lerr(name)     @lerr{...} | -- any state except final states\\
+\sasp\verb|<>^action    <>lerr(name)    <>lerr{...}| -- any except start and final (middle)
+\vspace{12pt}
+
+Like global error actions, local error actions are also stored in the states
+they are embedded into until a transfer point. The transfer point is different
+however. Each local error action embedding is associated with a name. When a
+machine definition has been fully constructed, all local error action
+embeddings associated with the same name as the machine definition are
+transferred to the error transitions. At this time they are also embedded as
+EOF actions in the case of non-final states.
+
+Local error actions can be used to specify an action to take when a particular
+section of a larger state machine fails to match. A particular machine
+definition's ``thread'' may die and the local error actions executed, however
+the machine as a whole may continue to match input.
+
+There are two forms of local error action embeddings. In the first form the
+name defaults to the current machine. In the second form the machine name can
+be specified.  This is useful when it is more convenient to specify the local
+error action in a sub-definition that is used to construct the machine
+definition that the local error action is associated with. To embed local 
+error actions and
+explicitly state the machine definition on which the transfer is to happen use
+\verb|(name, action)| as the action.
+
+\subsubsection{Example}
+
+The following example uses error actions to report an error and jump to a
+machine that consumes the remainder of the line when parsing fails. After
+consuming the line, the error recovery machine returns to the main loop.
+
+% GENERATE: erract
+% %%{
+%   machine erract;
+%   ws = ' ';
+%   address = 'foo@bar.com';
+%   date = 'Monday May 12';
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+action cmd_err { 
+    printf( "command error\n" ); 
+    fhold; fgoto line;
+}
+action from_err { 
+    printf( "from error\n" ); 
+    fhold; fgoto line; 
+}
+action to_err { 
+    printf( "to error\n" ); 
+    fhold; fgoto line;
+}
+
+line := [^\n]* '\n' @{ fgoto main; };
+
+main := (
+    (
+        'from' @err(cmd_err) 
+            ( ws+ address ws+ date '\n' ) $err(from_err) |
+        'to' @err(cmd_err)
+            ( ws+ address '\n' ) $err(to_err)
+    ) 
+)*;
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% %% write data;
+% void f()
+% {
+%   %% write init;
+%   %% write exec;
+% }
+% END GENERATE
 
-Like global error actions, local error actions are also stored in states until
-a transfer point. The transfer point is different however. Each local error action
-embedding is associated with a name. When a machine definition has been fully
-constructed, all local error actions embeddings associated the same name as the
-machine are transferred to error transitions. Local error actions can be used
-to specify an action to take when a particular section of a larger state
-machine fails to make a match. A particular machine definition's ``thread'' may
-die and the local error actions executed, however the machine as a whole may
-continue to match input.
-
-There are two forms of local error action embeddings. In the first form the name defaults
-to the current machine. In the second form the machine name can be specified.  This
-is useful when it is more convenient to specify the local error action in a
-sub-definition that is used to construct the machine definition where the
-transfer should happen. To embed local error actions and explicitly state the
-machine on which the transfer is to happen use \verb|(name, action)| as the
-action.
 
-\begin{comment}
-\begin{itemize}
-\setlength{\parskip}{0in}
-\item \verb|expr >^ (name, action) | -- Start state.
-\item \verb|expr $^ (name, action) | -- All states.
-\item \verb|expr %^ (name, action) | -- Final states.
-\item \verb|expr <^ (name, action) | -- Not start state.
-\item \verb|expr <>^ (name, action)| -- Not start and not final states.
-\end{itemize}
-\end{comment}
 
 \section{Action Ordering and Duplicates}
 
-When building a parser by combining smaller expressions which themselves have
-embedded actions, it is often the case that transitions are made which need to
-execute a number of actions on one input character. For example when we leave
-an expression, we may execute the expression's pending out action and the
-subsequent expression's starting action on the same input character.  We must
-therefore devise a method for ordering actions that is both intuitive and
-predictable for the user and repeatable by the state machine compiler. The
-determinization processes cannot simply order actions by the time at which they
-are introduced into a transition -- otherwise the programmer will be at the
-mercy of luck.
-
-We associate with the embedding of each action a distinct timestamp which is
+When combining expressions that have embedded actions it is often the case that
+a number of actions must be executed on a single input character. For example,
+following a concatenation the leaving action of the left expression and the
+entering action of the right expression will be embedded into one transition.
+This requires a method of ordering actions that is intuitive and
+predictable for the user, and repeatable for the compiler. 
+
+We associate with the embedding of each action a unique timestamp that is
 used to order actions that appear together on a single transition in the final
-compiled state machine. To accomplish this we traverse the parse tree of
-regular expressions and assign timestamps to action embeddings. This algorithm
-is recursive in nature and quite simple. When it visits a parse tree node it
-assigns timestamps to all {\em starting} action embeddings, recurses on the
-parse tree, then assigns timestamps to the remaining {\em all}, {\em
-finishing}, and {\em leaving} embeddings in the order in which they appear.
-
-Ragel does not permit actions (defined or unnamed) to appear multiple times in
-an action list.  When the final machine has been created, actions which appear
-more than once in single transition or EOF action list have their duplicates
-removed. The first appearance of the action is preserved. This is useful in a
-number of scenarios.  First, it allows us to union machines with common
-prefixes without worrying about the action embeddings in the prefix being
-duplicated.  Second, it prevents pending out actions from being transferred multiple times
-when a concatenation follows a kleene star and the two machines begin with a common
-character.
+state machine. To accomplish this we recursively traverse the parse tree of
+regular expressions and assign timestamps to action embeddings. References to
+machine definitions are followed in the traversal. When we visit a
+parse tree node we assign timestamps to all {\em entering} action embeddings,
+recurse on the parse tree, then assign timestamps to the remaining {\em all},
+{\em finishing}, and {\em leaving} embeddings in the order in which they
+appear.
+
+By default Ragel does not permit a single action to appear multiple times in an action
+list. When the final machine has been created, actions that appear more than
+once in a single transition, to-state, from-state or EOF action list have their
+duplicates removed.
+The first appearance of the action is preserved. This is useful in a number of
+scenarios. First, it allows us to union machines with common prefixes without
+worrying about the action embeddings in the prefix being duplicated. Second, it
+prevents leaving actions from being transferred multiple times. This can
+happen when a machine is repeated, then followed with another machine that
+begins with a common character. For example:
 
 \verbspace
 \begin{verbatim}
 word = [a-z]+ %act;
 main := word ( '\n' word )* '\n\n';
 \end{verbatim}
+\verbspace
+
+Note that Ragel does not compare action bodies to determine if they have
+identical program text. It simply checks for duplicates using each action
+block's unique location in the program.
+
+The removal of duplicates can be turned off using the \verb|-d| option.
 
 \section{Values and Statements Available in Code Blocks}
 \label{vals}
@@ -2213,8 +1927,8 @@ entry point \verb|label|. The integer value returned will be a compile time
 constant. This number is suitable for later use in control flow transfer
 statements that take an expression. This value should not be compared against
 the current state because any given label can have multiple states representing
-it. The value returned by \verb|fentry| will be one of the possibly multiple states the
-label represents.
+it. The value returned by \verb|fentry| can be any one of the multiple states that
+it represents.
 \end{itemize}
 
 \noindent The following statements are available in code blocks:
@@ -2225,24 +1939,19 @@ label represents.
 data in multiple buffer blocks, the \verb|fhold| statement should only be used
 once in the set of actions executed on a character.  Multiple calls may result
 in backing up over the beginning of the buffer block. The \verb|fhold|
-statement does not imply any transfer of control. In actions embedded into
-transitions, it is equivalent to the \verb|p--;| statement. In scanner pattern
-actions any changes made to \verb|p| are lost. In this context, \verb|fhold| is
-equivalent to \verb|tokend--;|.
+statement does not imply any transfer of control. It is equivalent to the
+\verb|p--;| statement. 
 
 \item \verb|fexec <expr>;| -- Set the next character to process. This can be
 used to backtrack to previous input or advance ahead.
 Unlike \verb|fhold|, which can be used
 anywhere, \verb|fexec| requires the user to ensure that the target of the
 backtrack is in the current buffer block or is known to be somewhere ahead of
-it. The machine will continue iterating forward until \verb|pe| is arrived,
+it. The machine will continue iterating forward until \verb|pe| is arrived at,
 \verb|fbreak| is called or the machine moves into the error state. In actions
 embedded into transitions, the \verb|fexec| statement is equivalent to setting
 \verb|p| to one position ahead of the next character to process.  If the user
 also modifies \verb|pe|, it is possible to change the buffer block entirely.
-In scanner pattern actions any changes made to \verb|p| are lost. In this
-context, \verb|fexec| is equivalent to setting \verb|tokend| to the next
-character to process.
 
 \item \verb|fgoto <label>;| -- Jump to an entry point defined by
 \verb|<label>|.  The \verb|fgoto| statement immediately transfers control to
@@ -2265,6 +1974,7 @@ of the transition on which the call was made. Use of \verb|fcall| requires
 the declaration of a call stack. An array of integers named \verb|stack| and a
 single integer named \verb|top| must be declared. With the \verb|fcall|
 construct, control is immediately transferred to the destination state.
+See section \ref{modularization} for more information.
 
 \item \verb|fcall *<expr>;| -- Push the current state and jump to the entry
 point given by \verb|<expr>|. The expression must evaluate to an integer value
@@ -2272,18 +1982,16 @@ representing a state.
 
 \item \verb|fret;| -- Return to the target state of the transition on which the
 last \verb|fcall| was made.  Use of \verb|fret| requires the declaration of a
-call stack with \verb|fstack| in the struct block.  Control is immediately
-transferred to the destination state.
-
-\item \verb|fbreak;| -- Save the current state and immediately break out of the
-execute loop. This statement is useful in conjunction with the \verb|noend|
-write option. Rather than process input until the end marker of the input
-buffer is arrived at, the fbreak statement can be used to stop processing input
-upon seeing some end-of-string marker.  It can also be used for handling
-exceptional circumstances.  The fbreak statement does not change the pointer to
-the current character. After an \verb|fbreak| call the \verb|p| variable will point to
-the character that was being traversed over when the action was
-executed. The current state will be the target of the current transition.
+call stack. Control is immediately transferred to the destination state.
+
+\item \verb|fbreak;| -- Advance \verb|p|, save the target state to \verb|cs|
+and immediately break out of the execute loop. This statement is useful
+in conjunction with the \verb|noend| write option. Rather than process input
+until \verb|pe| is arrived at, the fbreak statement
+can be used to stop processing from an action.  After an \verb|fbreak|
+statement the \verb|p| variable will point to the next character in the input. The
+current state will be the target of the current transition. Note that \verb|fbreak|
+causes the target state's to-state actions to be skipped.
 
 \end{itemize}
 
@@ -2293,7 +2001,7 @@ to other machine construction operators. If an action jumps to another state
 then unioning any transition that executes that action with another transition
 that follows some other path will cause that other path to be lost. Using
 commands that manually jump around a machine takes us out of the domain of
-regular languages because transitions that may be conditional and that the
+regular languages because transitions that the
 machine construction operators are not aware of are introduced.  These
 commands should therefore be used with caution.
 
@@ -2303,12 +2011,12 @@ commands should therefore be used with caution.
 
 Along with the flexibility of arbitrary action embeddings comes a need to
 control nondeterminism in regular expressions. If a regular expression is
-ambiguous, then sup-components of a parser other than the intended parts may become
-active. This means that actions which are irrelevant to the
+ambiguous, then sub-components of a parser other than the intended parts may become
+active. This means that actions that are irrelevant to the
 current subset of the parser may be executed, causing problems for the
 programmer.
 
-Tools which are based on regular expression engines and which are used for
+Tools that are based on regular expression engines and that are used for
 recognition tasks will usually function as intended regardless of the presence
 of ambiguities. It is quite common for users of scripting languages to write
 regular expressions that are heavily ambiguous and it generally does not
@@ -2342,8 +2050,9 @@ lines = line*;
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lines1}
+\includegraphics[scale=0.53]{lines1}
 \end{center}
+\graphspace
 
 Since the \verb|ws| expression includes the newline character, we will
 not finish the \verb|line| expression when a newline character is seen. We will
@@ -2372,12 +2081,13 @@ lines = line*;
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lines2}
+\includegraphics[scale=0.55]{lines2}
 \end{center}
+\graphspace
 
 Solving this kind of problem is straightforward when the ambiguity is created
-by strings which are a single character long.  When the ambiguity is created by
-strings which are multiple characters long we have a more difficult problem.
+by strings that are a single character long.  When the ambiguity is created by
+strings that are multiple characters long we have a more difficult problem.
 The following example is an incorrect attempt at a regular expression for C
 language comments. 
 
@@ -2396,8 +2106,9 @@ main := comment ' ';
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{comments1}
+\includegraphics[scale=0.55]{comments1}
 \end{center}
+\graphspace
 
 Using standard concatenation, we will never leave the \verb|any*| expression.
 We will forever entertain the possibility that a \verb|'*/'| string that we see
@@ -2425,13 +2136,16 @@ comment = '/*' ( ( any @comm )* - ( any* '*/' any* ) ) '*/';
 % }%%
 % END GENERATE
 
+\graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{comments2}
+\includegraphics[scale=0.55]{comments2}
 \end{center}
+\graphspace
 
-
-We have phrased the problem of controlling non-determinism in terms of
-excluding strings common to two expressions which interact when combined.
+Note that Ragel's strong subtraction operator \verb|--| can also be used here.
+In doing this subtraction we have phrased the problem of controlling non-determinism in
+terms of excluding strings common to two expressions that interact when
+combined.
 We can also phrase the problem in terms of the transitions of the state
 machines that implement these expressions. During the concatenation of
 \verb|any*| and \verb|'*/'| we will be making transitions that are composed of
@@ -2445,6 +2159,8 @@ have a token stream as a sub-language. The following example is an attempt
 at a regular expression-based tokenizer that does not function correctly due to
 unintended nondeterminism.
 
+\newpage
+
 % GENERATE: smallscanner
 % OPT: -p
 % %%{
@@ -2465,8 +2181,9 @@ header_contents = (
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{smallscanner}
+\includegraphics[scale=0.55]{smallscanner}
 \end{center}
+\graphspace
 
 In this case, the problem with using a standard kleene star operation is that
 there is an ambiguity between extending a token and wrapping around the machine
@@ -2500,14 +2217,6 @@ eliminates the need to ever delete them. Such a scheme allows the user to
 choose a unique name, embed two different priority values using that name
 and be confident that the priority embedding will be free of any side effects.
 
-\section{Priority Assignment}
-
-Priorities are integer values assigned to names within transitions.
-Only priorities with the same name are allowed to interact. When the machine
-construction process is combining transitions that have different priorities
-assiged to the same name, the transition with the higher priority is preserved
-and the lower priority is dropped.
-
 In the first form of priority embedding the name defaults to the name of the machine
 definition that the priority is assigned in. In this sense priorities are by
 default local to the current machine definition or instantiation. Beware of
@@ -2521,10 +2230,10 @@ boundaries.
 \item \verb|expr > int| -- Sets starting transitions to have priority int.
 \item \verb|expr @ int| -- Sets transitions that go into a final state to have priority int. 
 \item \verb|expr $ int| -- Sets all transitions to have priority int.
-\item \verb|expr % int| -- Sets pending out transitions from final states to
-have priority int.\\ When a transition is made going out of the machine (either
-by concatenation or kleene star) its priority is immediately set to the pending
-out priority.  
+\item \verb|expr % int| -- Sets leaving transitions to
+have priority int. When a transition is made going out of the machine (either
+by concatenation or kleene star) its priority is immediately set to the 
+leaving priority.  
 \end{itemize}
 
 The second form of priority assignment allows the programmer to specify the name
@@ -2532,21 +2241,21 @@ to which the priority is assigned.
 
 \begin{itemize}
 \setlength{\parskip}{0in}
-\item \verb|expr > (name, int)| -- Entering transitions.
-\item \verb|expr @ (name, int)| -- Transitions into final state.
+\item \verb|expr > (name, int)| -- Starting transitions.
+\item \verb|expr @ (name, int)| -- Finishing transitions (into a final state).
 \item \verb|expr $ (name, int)| -- All transitions.
-\item \verb|expr % (name, int)| -- Pending out transitions.
+\item \verb|expr % (name, int)| -- Leaving transitions.
 \end{itemize}
 
 \section{Guarded Operators that Encapsulate Priorities}
 
-Priorities embeddings are a very expressive mechanism. At the same time they
+Priority embeddings are a very expressive mechanism. At the same time they
 can be very confusing for the user. They force the user to imagine
 the transitions inside two interacting expressions and work out the precise
 effects of the operations between them. When we consider
 that this problem is worsened by the
 potential for side effects caused by unintended priority name collisions, we
-see that exposing the user to priorities is rather undesirable.
+see that exposing the user to priorities is undesirable.
 
 Fortunately, in practice the use of priorities has been necessary only in a
 small number of scenarios.  This allows us to encapsulate their functionality
@@ -2560,8 +2269,9 @@ concatenation}. From the user's point of view, this operator terminates the
 first machine when the second machine moves into a final state.  It chooses a
 unique name and uses it to embed a low priority into all
 transitions of the first machine. A higher priority is then embedded into the
-transitions of the second machine which enter into a final state. The following
-example yields a machine identical to the example in Section \ref{priorities}
+transitions of the second machine that enter into a final state. The following
+example yields a machine identical to the example in Section 
+\ref{controlling-nondeterminism}.
 
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
@@ -2569,6 +2279,12 @@ comment = '/*' ( any @comm )* :>> '*/';
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
 
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{comments2}
+\end{center}
+\graphspace
+
 Another guarded operator is {\em left-guarded concatenation}, given by the
 \verb|<:| compound symbol. This operator places a higher priority on all
 transitions of the first machine. This is useful if one must forcibly separate
@@ -2579,10 +2295,9 @@ Ragel also includes a {\em longest-match kleene star} operator, given by the
 \verb|**| compound symbol. This 
 guarded operator embeds a high
 priority into all transitions of the machine. 
-A lower priority is then embedded into pending out transitions
-(in a manner similar to pending out action embeddings, described in Section
-\ref{out-actions}).  When the kleene star operator makes the epsilon transitions from
-the final states into the start state, the lower priority will be transferred
+A lower priority is then embedded into the leaving transitions.  When the
+kleene star operator makes the epsilon transitions from
+the final states into the new start state, the lower priority will be transferred
 to the epsilon transitions. In cases where following an epsilon transition
 out of a final state conflicts with an existing transition out of a final
 state, the epsilon transition will be dropped.
@@ -2593,18 +2308,18 @@ is clear they constitute a frequently used operation.
 In the next section we discuss the explicit specification of state machines
 using state charts.
 
-\subsection{Entry-Guarded Contatenation}
+\subsection{Entry-Guarded Concatenation}
 
 \verb|expr :> expr| 
 \verbspace
 
 This operator concatenates two machines, but first assigns a low
 priority to all transitions
-of the first machine and a high priority to the entering transitions of the
+of the first machine and a high priority to the starting transitions of the
 second machine. This operator is useful if from the final states of the first
-machine, it is possible to accept the characters in the start transitions of
+machine it is possible to accept the characters in the entering transitions of
 the second machine. This operator effectively terminates the first machine
-immediately upon entering the second machine, where otherwise they would be
+immediately upon starting the second machine, where otherwise they would be
 pursued concurrently. In the following example, entry-guarded concatenation is
 used to move out of a machine that matches everything at the first sign of an
 end-of-input marker.
@@ -2622,386 +2337,1361 @@ main := any* :> 'FIN';
 % }%%
 % END GENERATE
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{entryguard}
-\end{center}
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{entryguard}
+\end{center}
+\graphspace
+
+Entry-guarded concatenation is equivalent to the following:
+
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+expr $(unique_name,0) . expr >(unique_name,1)
+\end{verbatim}
+
+\subsection{Finish-Guarded Concatenation}
+
+\verb|expr :>> expr|
+\verbspace
+
+This operator is
+like the previous operator, except the higher priority is placed on the final
+transitions of the second machine. This is useful if one wishes to entertain
+the possibility of continuing to match the first machine right up until the
+second machine enters a final state. In other words it terminates the first
+machine only when the second accepts. In the following example, finish-guarded
+concatenation causes the move out of the machine that matches everything to be
+delayed until the full end-of-input marker has been matched.
+
+% GENERATE: finguard
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine finguard;
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+# Leave the catch-all machine on the last character of FIN.
+main := any* :>> 'FIN';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
+
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{finguard}
+\end{center}
+\graphspace
+
+Finish-guarded concatenation is equivalent to the following, with one
+exception. If the right machine's start state is final, the higher priority is
+also embedded into it as a leaving priority. This prevents the left machine
+from persisting via the zero-length string.
+
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+expr $(unique_name,0) . expr @(unique_name,1)
+\end{verbatim}
+
+\subsection{Left-Guarded Concatenation}
+
+\verb|expr <: expr| 
+\verbspace
+
+This operator places
+a higher priority on the left expression. It is useful if you want to prefix a
+sequence with another sequence composed of some of the same characters. For
+example, one can consume leading whitespace before tokenizing a sequence of
+whitespace-separated words as in:
+
+% GENERATE: leftguard
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine leftguard;
+% action alpha {}
+% action ws {}
+% action start {}
+% action fin {}
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+main := ( ' '* >start %fin ) <: ( ' ' $ws | [a-z] $alpha )*;
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
+
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{leftguard}
+\end{center}
+\graphspace
+
+Left-guarded concatenation is equivalent to the following:
+
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+expr $(unique_name,1) . expr >(unique_name,0)
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+\subsection{Longest-Match Kleene Star}
+\label{longest_match_kleene_star}
+
+\verb|expr**| 
+\verbspace
+
+This version of kleene star puts a higher priority on staying in the
+machine versus wrapping around and starting over. The LM kleene star is useful
+when writing simple tokenizers.  These machines are built by applying the
+longest-match kleene star to an alternation of token patterns, as in the
+following.
+
+\verbspace
+
+% GENERATE: lmkleene
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exfinpri;
+% action A {}
+% action B {}
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+# Repeat tokens, but make sure to get the longest match.
+main := (
+    lower ( lower | digit )* %A | 
+    digit+ %B | 
+    ' '
+)**;
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
+
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{lmkleene}
+\end{center}
+\graphspace
+
+If a regular kleene star were used the machine above would not be able to
+distinguish between extending a word and beginning a new one.  This operator is
+equivalent to:
+
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+( expr $(unique_name,1) %(unique_name,0) )*
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+When the kleene star is applied, transitions that go out of the machine and
+back into it are made. These are assigned a priority of zero by the leaving 
+transition mechanism. This is less than the priority of one assigned to the
+transitions leaving the final states but not leaving the machine. When 
+these transitions clash on the same character, the 
+transition that stays in the machine takes precedence.  The transition
+that wraps around is dropped.
+
+Note that this operator does not build a scanner in the traditional sense
+because there is never any backtracking. To build a scanner with backtracking
+use the Longest-Match machine construction described in Section
+\ref{generating-scanners}.
+
+\chapter{Interface to Host Program}
+
+The Ragel code generator is very flexible. The generated code has no
+dependencies and can be inserted in any function, perhaps inside a loop if
+desired.  The user is responsible for declaring and initializing a number of
+required variables, including the current state and the pointer to the input
+stream. These can live in any scope. Control of the input processing loop is
+also possible: the user may break out of the processing loop and return to it
+at any time.
+
+In the case of C and D host languages, Ragel is able to generate very
+fast-running code that implements state machines as directly executable code.
+Since very large files strain the host language compiler, table-based code
+generation is also supported. In the future we hope to provide a partitioned,
+directly executable format that is able to reduce the burden on the host
+compiler by splitting large machines across multiple functions.
+
+In the case of Java and Ruby, table-based code generation is the only code
+style supported. In the future this may be expanded to include other code
+styles.
+
+Ragel can be used to parse input in one block, or it can be used to parse input
+in a sequence of blocks as it arrives from a file or socket.  Parsing the input
+in a sequence of blocks brings with it a few responsibilities. If the parser
+utilizes a scanner, care must be taken to not break the input stream anywhere
+but token boundaries.  If pointers to the input stream are taken during
+parsing, care must be taken to not use a pointer that has been invalidated by
+movement to a subsequent block.  If the current input data pointer is moved
+backwards it must not be moved past the beginning of the current block.
+
+Figure \ref{basic-example} shows a simple Ragel program that does not have any
+actions. The example tests the first argument of the program against a number
+pattern and then prints the machine's acceptance status.
+
+\begin{figure}
+\small
+\begin{verbatim}
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+%%{
+    machine foo;
+    write data;
+}%%
+int main( int argc, char **argv )
+{
+    int cs;
+    if ( argc > 1 ) {
+        char *p = argv[1];
+        char *pe = p + strlen( p );
+        %%{ 
+            main := [0-9]+ ( '.' [0-9]+ )?;
+
+            write init;
+            write exec;
+        }%%
+    }
+    printf("result = %i\n", cs >= foo_first_final );
+    return 0;
+}
+\end{verbatim}
+\caption{A basic Ragel example without any actions.}
+\label{basic-example}
+\end{figure}
+
+\section{Variables Used by Ragel}
+
+There are a number of variables that Ragel expects the user to declare. At a
+very minimum the \verb|cs|, \verb|p| and \verb|pe| variables must be declared.
+In Java and Ruby code the \verb|data| variable must also be declared. If
+EOF actions are used then the \verb|eof| variable is required. If
+stack-based state machine control flow statements are used then the
+\verb|stack| and \verb|top| variables are required. If a scanner is declared
+then the \verb|act|, \verb|ts| and \verb|te| variables must be
+declared.
+
+\begin{itemize}
+
+\item \verb|cs| - Current state. This must be an integer and it should persist
+across invocations of the machine when the data is broken into blocks that are
+processed independently. This variable may be modified from outside the
+execution loop, but not from within.
+
+\item \verb|p| - Data pointer. In C/D code this variable is expected to be a
+pointer to the character data to process. It should be initialized to the
+beginning of the data block on every run of the machine. In Java and Ruby it is
+used as an offset to \verb|data| and must be an integer. In this case it should
+be initialized to zero on every run of the machine.
+
+\item \verb|pe| - Data end pointer. This should be initialized to \verb|p| plus
+the data length on every run of the machine. In Java and Ruby code this should
+be initialized to the data length.
+
+\item \verb|eof| - End of file pointer. This should be set to \verb|pe| when
+the buffer block being processed is the last one, otherwise it should be set to
+null. In Java and Ruby code \verb|-1| must be used instead of null. If the EOF
+event can be known only after the final buffer block has been processed, then
+it is possible to set \verb|p = pe = eof| and run the execute block.
+
+\item \verb|data| - This variable is only required in Java and Ruby code. It
+must be an array containting the data to process.
+
+\item \verb|stack| - This must be an array of integers. It is used to store
+integer values representing states. If the stack must resize dynamically the
+Pre-push and Post-Pop statements can be used to do this (Sections
+\ref{prepush} and \ref{postpop}).
+
+\item \verb|top| - This must be an integer value and will be used as an offset
+to \verb|stack|, giving the next available spot on the top of the stack.
+
+\item \verb|act| - This must be an integer value. It is a variable sometimes
+used by scanner code to keep track of the most recent successful pattern match.
+
+\item \verb|ts| - This must be a pointer to character data. In Java and
+Ruby code this must be an integer. See Section \ref{generating-scanners} for
+more information.
+
+\item \verb|te| - Also a pointer to character data.
+
+\end{itemize}
+
+\section{Alphtype Statement}
+
+\begin{verbatim}
+alphtype unsigned int;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The alphtype statement specifies the alphabet data type that the machine
+operates on. During the compilation of the machine, integer literals are
+expected to be in the range of possible values of the alphtype. The default
+is always \verb|char|.
+
+\begin{multicols}{2}
+\setlength{\columnseprule}{1pt} 
+C/C++/Objective-C:
+\begin{verbatim}
+          char      unsigned char      
+          short     unsigned short
+          int       unsigned int
+          long      unsigned long
+\end{verbatim}
+
+Java:
+\begin{verbatim}
+          char 
+          byte 
+          short 
+          int
+\end{verbatim}
+
+
+\columnbreak
+
+D:
+\begin{verbatim}
+          char 
+          byte      ubyte   
+          short     ushort 
+          wchar 
+          int       uint 
+          dchar
+\end{verbatim}
+
+Ruby: 
+\begin{verbatim}
+          char 
+          int
+\end{verbatim}
+\end{multicols}
+
+\section{Getkey Statement}
+
+\begin{verbatim}
+getkey fpc->id;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+This statement specifies to Ragel how to retrieve the current character from 
+from the pointer to the current element (\verb|p|). Any expression that returns
+a value of the alphabet type
+may be used. The getkey statement may be used for looking into element
+structures or for translating the character to process. The getkey expression
+defaults to \verb|(*p)|. In goto-driven machines the getkey expression may be
+evaluated more than once per element processed, therefore it should not incur a
+large cost nor preclude optimization.
+
+\section{Access Statement}
+
+\begin{verbatim}
+access fsm->;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The access statement specifies how the generated code should
+access the machine data that is persistent across processing buffer blocks.
+This applies to all variables except \verb|p|, \verb|pe| and \verb|eof|. This includes
+\verb|cs|, \verb|top|, \verb|stack|, \verb|ts|, \verb|te| and \verb|act|.
+The access statement is useful if a machine is to be encapsulated inside a
+structure in C code. It can be used to give the name of
+a pointer to the structure.
+
+\section{Variable Statement}
+
+\begin{verbatim}
+variable p fsm->p;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The variable statement specifies how to access a specific
+variable. All of the variables that are declared by the user and
+used by Ragel can be changed. This includes \verb|p|, \verb|pe|, \verb|eof|, \verb|cs|,
+\verb|top|, \verb|stack|, \verb|ts|, \verb|te| and \verb|act|.
+In Ruby and Java code generation the \verb|data| variable can also be changed.
+
+\section{Pre-Push Statement}
+\label{prepush}
+
+\begin{verbatim}
+prepush { 
+    /* stack growing code */
+}
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The prepush statement allows the user to supply stack management code that is
+written out during the generation of fcall, immediately before the current
+state is pushed to the stack. This statement can be used to test the number of
+available spaces and dynamically grow the stack if necessary.
+
+\section{Post-Pop Statement}
+\label{postpop}
+
+\begin{verbatim}
+postpop { 
+    /* stack shrinking code */
+}
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The postpop statement allows the user to supply stack management code that is
+written out during the generation of fret, immediately after the next state is
+popped from the stack. This statement can be used to dynamically shrink the
+stack.
+
+\section{Write Statement}
+\label{write-statement}
+
+\begin{verbatim}
+write <component> [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The write statement is used to generate parts of the machine. 
+There are seven
+components that can be generated by a write statement. These components make up the
+state machine's data, initialization code, execution code, and export definitions.
+A write statement may appear before a machine is fully defined.
+This allows one to write out the data first then later define the machine where
+it is used. An example of this is shown in Figure \ref{fbreak-example}.
+
+\subsection{Write Data}
+\begin{verbatim}
+write data [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The write data statement causes Ragel to emit the constant static data needed
+by the machine. In table-driven output styles (see Section \ref{genout}) this
+is a collection of arrays that represent the states and transitions of the
+machine.  In goto-driven machines much less data is emitted. At the very
+minimum a start state \verb|name_start| is generated.  All variables written
+out in machine data have both the \verb|static| and \verb|const| properties and
+are prefixed with the name of the machine and an
+underscore. The data can be placed inside a class, inside a function, or it can
+be defined as global data.
+
+Two variables are written that may be used to test the state of the machine
+after a buffer block has been processed. The \verb|name_error| variable gives
+the id of the state that the machine moves into when it cannot find a valid
+transition to take. The machine immediately breaks out of the processing loop when
+it finds itself in the error state. The error variable can be compared to the
+current state to determine if the machine has failed to parse the input. If the
+machine is complete, that is from every state there is a transition to a proper
+state on every possible character of the alphabet, then no error state is required
+and this variable will be set to -1.
+
+The \verb|name_first_final| variable stores the id of the first final state. All of the
+machine's states are sorted by their final state status before having their ids
+assigned. Checking if the machine has accepted its input can then be done by
+checking if the current state is greater-than or equal to the first final
+state.
+
+Data generation has several options:
+
+\begin{itemize}
+\setlength{\itemsep}{-2mm}
+\item \verb|noerror  | - Do not generate the integer variable that gives the
+id of the error state.
+\item \verb|nofinal  | - Do not generate the integer variable that gives the
+id of the first final state.
+\item \verb|noprefix | - Do not prefix the variable names with the name of the
+machine.
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}
+\small
+\begin{verbatim}
+#include <stdio.h>
+%% machine foo;
+%% write data;
+int main( int argc, char **argv )
+{
+    int cs, res = 0;
+    if ( argc > 1 ) {
+        char *p = argv[1];
+        %%{ 
+            main := 
+                [a-z]+ 
+                0 @{ res = 1; fbreak; };
+            write init;
+            write exec noend;
+        }%%
+    }
+    printf("execute = %i\n", res );
+    return 0;
+}
+\end{verbatim}
+\caption{Use of {\tt noend} write option and the {\tt fbreak} statement for
+processing a string.}
+\label{fbreak-example}
+\end{figure}
+
+\subsection{Write Start, First Final and Error}
+
+\begin{verbatim}
+write start;
+write first_final;
+write error;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+These three write statements provide an alternative means of accessing the
+\verb|start|, \verb|first_final| and \verb|error| states. If there are many
+different machine specifications in one file it is easy to get the prefix for
+these wrong. This is especially true if the state machine boilerplate is
+frequently made by a copy-paste-edit process. These write statements allow the
+problem to be avoided. They can be used as follows:
+
+\verbspace
+
+{
+\small
+\begin{verbatim}
+/* Did parsing succeed? */
+if ( cs < %%{ write first_final; }%% ) {
+    result = ERR_PARSE_ERROR;
+    goto fail;
+}
+\end{verbatim}
+}
+  
+
+\subsection{Write Init}
+\begin{verbatim}
+write init [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The write init statement causes Ragel to emit initialization code. This should
+be executed once before the machine is started. At a very minimum this sets the
+current state to the start state. If other variables are needed by the
+generated code, such as call stack variables or scanner management
+variables, they are also initialized here.
+
+The \verb|nocs| option to the write init statement will cause ragel to skip
+intialization of the cs variable. This is useful if the user wishes to use
+custom logic to decide which state the specification should start in.
+
+\subsection{Write Exec}
+\begin{verbatim}
+write exec [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The write exec statement causes Ragel to emit the state machine's execution code.
+Ragel expects several variables to be available to this code. At a very minimum, the
+generated code needs access to the current character position \verb|p|, the ending
+position \verb|pe| and the current state \verb|cs| (though \verb|pe|
+can be omitted using the \verb|noend| write option).
+The \verb|p| variable is the cursor that the execute code will
+used to traverse the input. The \verb|pe| variable should be set up to point to one
+position past the last valid character in the buffer.
+
+Other variables are needed when certain features are used. For example using
+the \verb|fcall| or \verb|fret| statements requires \verb|stack| and
+\verb|top| variables to be defined. If a longest-match construction is used,
+variables for managing backtracking are required.
+
+The write exec statement has one option. The \verb|noend| option tells Ragel
+to generate code that ignores the end position \verb|pe|. In this
+case the user must explicitly break out of the processing loop using
+\verb|fbreak|, otherwise the machine will continue to process characters until
+it moves into the error state. This option is useful if one wishes to process a
+null terminated string. Rather than traverse the string to discover then length
+before processing the input, the user can break out when the null character is
+seen.  The example in Figure \ref{fbreak-example} shows the use of the
+\verb|noend| write option and the \verb|fbreak| statement for processing a string.
+
+\subsection{Write Exports}
+\label{export}
+
+\begin{verbatim}
+write exports;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+The export feature can be used to export simple machine definitions. Machine definitions
+are marked for export using the \verb|export| keyword.
+
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+export machine_to_export = 0x44;
+\end{verbatim}
+\verbspace
+
+When the write exports statement is used these machines are 
+written out in the generated code. Defines are used for C and constant integers
+are used for D, Java and Ruby. See Section \ref{import} for a description of the
+import statement.
+
+\section{Maintaining Pointers to Input Data}
+
+In the creation of any parser it is not uncommon to require the collection of
+the data being parsed.  It is always possible to collect data into a growable
+buffer as the machine moves over it, however the copying of data is a somewhat
+wasteful use of processor cycles. The most efficient way to collect data from
+the parser is to set pointers into the input then later reference them.  This
+poses a problem for uses of Ragel where the input data arrives in blocks, such
+as over a socket or from a file. If a pointer is set in one buffer block but
+must be used while parsing a following buffer block, some extra consideration
+to correctness must be made.
+
+The scanner constructions exhibit this problem, requiring the maintenance
+code described in Section \ref{generating-scanners}. If a longest-match
+construction has been used somewhere in the machine then it is possible to
+take advantage of the required prefix maintenance code in the driver program to
+ensure pointers to the input are always valid. If laying down a pointer one can
+set \verb|ts| at the same spot or ahead of it. When data is shifted in
+between loops the user must also shift the pointer.  In this way it is possible
+to maintain pointers to the input that will always be consistent.
+
+\begin{figure}
+\small
+\begin{verbatim}
+    int have = 0;
+    while ( 1 ) {
+        char *p, *pe, *data = buf + have;
+        int len, space = BUFSIZE - have;
+
+        if ( space == 0 ) { 
+            fprintf(stderr, "BUFFER OUT OF SPACE\n");
+            exit(1);
+        }
+
+        len = fread( data, 1, space, stdin );
+        if ( len == 0 )
+            break;
+
+        /* Find the last newline by searching backwards. */
+        p = buf;
+        pe = data + len - 1;
+        while ( *pe != '\n' && pe >= buf )
+            pe--;
+        pe += 1;
+
+        %% write exec;
+
+        /* How much is still in the buffer? */
+        have = data + len - pe;
+        if ( have > 0 )
+            memmove( buf, pe, have );
+
+        if ( len < space )
+            break;
+    }
+\end{verbatim}
+\caption{An example of line-oriented processing.}
+\label{line-oriented}
+\end{figure}
+
+In general, there are two approaches for guaranteeing the consistency of
+pointers to input data. The first approach is the one just described;
+lay down a marker from an action,
+then later ensure that the data the marker points to is preserved ahead of
+the buffer on the next execute invocation. This approach is good because it
+allows the parser to decide on the pointer-use boundaries, which can be
+arbitrarily complex parsing conditions. A downside is that it requires any
+pointers that are set to be corrected in between execute invocations.
+
+The alternative is to find the pointer-use boundaries before invoking the execute
+routine, then pass in the data using these boundaries. For example, if the
+program must perform line-oriented processing, the user can scan backwards from
+the end of an input block that has just been read in and process only up to the
+first found newline. On the next input read, the new data is placed after the
+partially read line and processing continues from the beginning of the line.
+An example of line-oriented processing is given in Figure \ref{line-oriented}.
+
+\section{Specifying the Host Language}
 
+The \verb|ragel| program has a number of options for specifying the host
+language. The host-language options are:
 
-Entry-guarded concatenation is equivalent to the following:
+\begin{itemize}
+\item \verb|-C  | for C/C++/Objective-C code (default)
+\item \verb|-D  | for D code.
+\item \verb|-J  | for Java code.
+\item \verb|-R  | for Ruby code.
+\item \verb|-A  | for C\# code.
+\end{itemize}
 
-\verbspace
-\begin{verbatim}
-expr $(unique_name,0) . expr >(unique_name,1)
-\end{verbatim}
+\section{Choosing a Generated Code Style}
+\label{genout}
 
-\subsection{Finish-Guarded Contatenation}
+There are three styles of code output to choose from. Code style affects the
+size and speed of the compiled binary. Changing code style does not require any
+change to the Ragel program. There are two table-driven formats and a goto
+driven format.
 
-\verb|expr :>> expr|
-\verbspace
+In addition to choosing a style to emit, there are various levels of action
+code reuse to choose from.  The maximum reuse levels (\verb|-T0|, \verb|-F0|
+and \verb|-G0|) ensure that no FSM action code is ever duplicated by encoding
+each transition's action list as static data and iterating
+through the lists on every transition. This will normally result in a smaller
+binary. The less action reuse options (\verb|-T1|, \verb|-F1| and \verb|-G1|)
+will usually produce faster running code by expanding each transition's action
+list into a single block of code, eliminating the need to iterate through the
+lists. This duplicates action code instead of generating the logic necessary
+for reuse. Consequently the binary will be larger. However, this tradeoff applies to
+machines with moderate to dense action lists only. If a machine's transitions
+frequently have less than two actions then the less reuse options will actually
+produce both a smaller and a faster running binary due to less action sharing
+overhead. The best way to choose the appropriate code style for your
+application is to perform your own tests.
 
-This operator is
-like the previous operator, except the higher priority is placed on the final
-transitions of the second machine. This is useful if one wishes to entertain
-the possibility of continuing to match the first machine right up until the
-second machine enters a final state. In other words it terminates the first
-machine only when the second accepts. In the following example, finish-guarded
-concatenation causes the move out of the machine that matches everything to be
-delayed until the full end-of-input marker has been matched.
+The table-driven FSM represents the state machine as constant static data. There are
+tables of states, transitions, indices and actions. The current state is
+stored in a variable. The execution is simply a loop that looks up the current
+state, looks up the transition to take, executes any actions and moves to the
+target state. In general, the table-driven FSM can handle any machine, produces
+a smaller binary and requires a less expensive host language compile, but
+results in slower running code.  Since the table-driven format is the most
+flexible it is the default code style.
 
-% GENERATE: finguard
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine finguard;
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Leave the catch-all machine on the last character of FIN.
-main := any* :>> 'FIN';
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
+The flat table-driven machine is a table-based machine that is optimized for
+small alphabets. Where the regular table machine uses the current character as
+the key in a binary search for the transition to take, the flat table machine
+uses the current character as an index into an array of transitions. This is
+faster in general, however is only suitable if the span of possible characters
+is small.
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{finguard}
-\end{center}
+The goto-driven FSM represents the state machine using goto and switch
+statements. The execution is a flat code block where the transition to take is
+computed using switch statements and directly executable binary searches.  In
+general, the goto FSM produces faster code but results in a larger binary and a
+more expensive host language compile.
 
-Finish-guarded concatenation is equivalent to the following:
+The goto-driven format has an additional action reuse level (\verb|-G2|) that
+writes actions directly into the state transitioning logic rather than putting
+all the actions together into a single switch. Generally this produces faster
+running code because it allows the machine to encode the current state using
+the processor's instruction pointer. Again, sparse machines may actually
+compile to smaller binaries when \verb|-G2| is used due to less state and
+action management overhead. For many parsing applications \verb|-G2| is the
+preferred output format.
 
 \verbspace
+\begin{center}
+\begin{tabular}{|c|c|c|}
+\hline
+\multicolumn{3}{|c|}{\bf Code Output Style Options} \\
+\hline
+\verb|-T0|&binary search table-driven&C/D/Java/Ruby/C\#\\
+\hline
+\verb|-T1|&binary search, expanded actions&C/D/Ruby/C\#\\
+\hline
+\verb|-F0|&flat table-driven&C/D/Ruby/C\#\\
+\hline
+\verb|-F1|&flat table, expanded actions&C/D/Ruby/C\#\\
+\hline
+\verb|-G0|&goto-driven&C/D/C\#\\
+\hline
+\verb|-G1|&goto, expanded actions&C/D/C\#\\
+\hline
+\verb|-G2|&goto, in-place actions&C/D\\
+\hline
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+\chapter{Beyond the Basic Model}
+
+\section{Parser Modularization}
+\label{modularization}
+
+It is possible to use Ragel's machine construction and action embedding
+operators to specify an entire parser using a single regular expression. In
+many cases this is the desired way to specify a parser in Ragel. However, in
+some scenarios the language to parse may be so large that it is difficult to
+think about it as a single regular expression. It may also shift between distinct
+parsing strategies, in which case modularization into several coherent blocks
+of the language may be appropriate.
+
+It may also be the case that patterns that compile to a large number of states
+must be used in a number of different contexts and referencing them in each
+context results in a very large state machine. In this case, an ability to reuse
+parsers would reduce code size.
+
+To address this, distinct regular expressions may be instantiated and linked
+together by means of a jumping and calling mechanism. This mechanism is
+analogous to the jumping to and calling of processor instructions. A jump
+command, given in action code, causes control to be immediately passed to
+another portion of the machine by way of setting the current state variable. A
+call command causes the target state of the current transition to be pushed to
+a state stack before control is transferred.  Later on, the original location
+may be returned to with a return statement. In the following example, distinct
+state machines are used to handle the parsing of two types of headers.
+
+% GENERATE: call
+% %%{
+%   machine call;
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-expr $(unique_name,0) . expr @(unique_name,1)
-\end{verbatim}
+action return { fret; }
+action call_date { fcall date; }
+action call_name { fcall name; }
 
-\subsection{Left-Guarded Concatenation}
+# A parser for date strings.
+date := [0-9][0-9] '/' 
+        [0-9][0-9] '/' 
+        [0-9][0-9][0-9][0-9] '\n' @return;
 
-\verb|expr <: expr| 
-\verbspace
+# A parser for name strings.
+name := ( [a-zA-Z]+ | ' ' )** '\n' @return;
 
-This operator places
-a higher priority on the left expression. It is useful if you want to prefix a
-sequence with another sequence composed of some of the same characters. For
-example, one can consume leading whitespace before tokenizing a sequence of
-whitespace-separated words as in:
+# The main parser.
+headers = 
+    ( 'from' | 'to' ) ':' @call_name | 
+    ( 'departed' | 'arrived' ) ':' @call_date;
 
-% GENERATE: leftguard
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine leftguard;
-% action alpha {}
-% action ws {}
-% action start {}
-% action fin {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-main := ( ' '* >start %fin ) <: ( ' ' $ws | [a-z] $alpha )*;
+main := headers*;
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
 % }%%
+% %% write data;
+% void f()
+% {
+%   %% write init;
+%   %% write exec;
+% }
 % END GENERATE
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{leftguard}
-\end{center}
+Calling and jumping should be used carefully as they are operations that take
+one out of the domain of regular languages. A machine that contains a call or
+jump statement in one of its actions should be used as an argument to a machine
+construction operator only with considerable care. Since DFA transitions may
+actually represent several NFA transitions, a call or jump embedded in one
+machine can inadvertently terminate another machine that it shares prefixes
+with. Despite this danger, theses statements have proven useful for tying
+together sub-parsers of a language into a parser for the full language,
+especially for the purpose of modularizing code and reducing the number of
+states when the machine contains frequently recurring patterns.
+
+Section \ref{vals} describes the jump and call statements that are used to
+transfer control. These statements make use of two variables that must be
+declared by the user, \verb|stack| and \verb|top|. The \verb|stack| variable
+must be an array of integers and \verb|top| must be a single integer, which
+will point to the next available space in \verb|stack|. Sections \ref{prepush}
+and \ref{postpop} describe the Pre-Push and Post-Pop statements which can be
+used to implement a dynamically resizable array.
 
-Left-guarded concatenation is equivalent to the following:
+\section{Referencing Names}
+\label{labels}
 
-\verbspace
-\begin{verbatim}
-expr $(unique_name,1) . expr >(unique_name,0)
-\end{verbatim}
-\verbspace
+This section describes how to reference names in epsilon transitions (Section
+\ref{state-charts}) and
+action-based control-flow statements such as \verb|fgoto|. There is a hierarchy
+of names implied in a Ragel specification.  At the top level are the machine
+instantiations. Beneath the instantiations are labels and references to machine
+definitions. Beneath those are more labels and references to definitions, and
+so on.
 
-\subsection{Longest-Match Kleene Star}
-\label{longest_match_kleene_star}
+Any name reference may contain multiple components separated with the \verb|::|
+compound symbol.  The search for the first component of a name reference is
+rooted at the join expression that the epsilon transition or action embedding
+is contained in. If the name reference is not contained in a join,
+the search is rooted at the machine definition that the epsilon transition or
+action embedding is contained in. Each component after the first is searched
+for beginning at the location in the name tree that the previous reference
+component refers to.
 
-\verb|expr**| 
-\verbspace
+In the case of action-based references, if the action is embedded more than
+once, the local search is performed for each embedding and the result is the
+union of all the searches. If no result is found for action-based references then
+the search is repeated at the root of the name tree.  Any action-based name
+search may be forced into a strictly global search by prefixing the name
+reference with \verb|::|.
 
-This version of kleene star puts a higher priority on staying in the
-machine versus wrapping around and starting over. The LM kleene star is useful
-when writing simple tokenizers.  These machines are built by applying the
-longest-match kleene star to an alternation of token patterns, as in the
-following.
+The final component of the name reference must resolve to a unique entry point.
+If a name is unique in the entire name tree it can be referenced as is. If it
+is not unique it can be specified by qualifying it with names above it in the
+name tree. However, it can always be renamed.
 
-\verbspace
+% FIXME: Should fit this in somewhere.
+% Some kinds of name references are illegal. Cannot call into longest-match
+% machine, can only call its start state. Cannot make a call to anywhere from
+% any part of a longest-match machine except a rule's action. This would result
+% in an eventual return to some point inside a longest-match other than the
+% start state. This is banned for the same reason a call into the LM machine is
+% banned.
 
-% GENERATE: lmkleene
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine exfinpri;
-% action A {}
-% action B {}
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Repeat tokens, but make sure to get the longest match.
-main := (
-    lower ( lower | digit )* %A | 
-    digit+ %B | 
-    ' '
-)**;
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lmkleene}
-\end{center}
+\section{Scanners}
+\label{generating-scanners}
 
-If a regular kleene star were used the machine above would not be able to
-distinguish between extending a word and beginning a new one.  This operator is
-equivalent to:
+Scanners are very much intertwined with regular-languages and their
+corresponding processors. For this reason Ragel supports the definition of
+scanners.  The generated code will repeatedly attempt to match patterns from a
+list, favouring longer patterns over shorter patterns.  In the case of
+equal-length matches, the generated code will favour patterns that appear ahead
+of others. When a scanner makes a match it executes the user code associated
+with the match, consumes the input then resumes scanning.
 
 \verbspace
 \begin{verbatim}
-( expr $(unique_name,1) %(unique_name,0) )*
+<machine_name> := |* 
+        pattern1 => action1;
+        pattern2 => action2;
+        ...
+    *|;
 \end{verbatim}
 \verbspace
 
-When the kleene star is applied, transitions are made out of the machine which
-go back into it. These are assigned a priority of zero by the pending out
-transition mechanism. This is less than the priority of the transitions out of
-the final states that do not leave the machine. When two transitions clash on
-the same character, the differing priorities causes the transition which
-stays in the machine to take precedence.  The transition that wraps around is
-dropped.
+On the surface, Ragel scanners are similar to those defined by Lex. Though
+there is a key distinguishing feature: patterns may be arbitrary Ragel
+expressions and can therefore contain embedded code. With a Ragel-based scanner
+the user need not wait until the end of a pattern before user code can be
+executed.
 
-Note that this operator does not build a scanner in the traditional sense
-because there is never any backtracking. To build a scanner in the traditional
-sense use the Longest-Match machine construction described Section
-\ref{generating-scanners}.
+Scanners can be used to process sub-languages, as well as for tokenizing
+programming languages. In the following example a scanner is used to tokenize
+the contents of a header field.
 
-\chapter{Interface to Host Program}
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+word = [a-z]+;
+head_name = 'Header';
 
-\section{Alphtype Statement}
+header := |*
+    word;
+    ' ';
+    '\n' => { fret; };
+*|;
 
-\begin{verbatim}
-alphtype unsigned int;
+main := ( head_name ':' @{ fcall header; } )*;
 \end{verbatim}
+\end{inline_code}
 \verbspace
 
-The alphtype statement specifies the alphabet data type that the machine
-operates on. During the compilation of the machine, integer literals are expected to
-be in the range of possible values of the alphtype.  Supported alphabet types
-are \verb|char|, \verb|unsigned char|, \verb|short|, \verb|unsigned short|,
-\verb|int|, \verb|unsigned int|, \verb|long|, and \verb|unsigned long|. 
-The default is \verb|char|.
+The scanner construction has a purpose similar to the longest-match kleene star
+operator \verb|**|. The key
+difference is that a scanner is able to backtrack to match a previously matched
+shorter string when the pursuit of a longer string fails.  For this reason the
+scanner construction operator is not a pure state machine construction
+operator. It relies on several variables that enable it to backtrack and make
+pointers to the matched input text available to the user.  For this reason
+scanners must be immediately instantiated. They cannot be defined inline or
+referenced by another expression. Scanners must be jumped to or called.
+
+Scanners rely on the \verb|ts|, \verb|te| and \verb|act|
+variables to be present so that they can backtrack and make pointers to the
+matched text available to the user. If input is processed using multiple calls
+to the execute code then the user must ensure that when a token is only
+partially matched that the prefix is preserved on the subsequent invocation of
+the execute code.
 
-\section{Getkey Statement}
+The \verb|ts| variable must be defined as a pointer to the input data.
+It is used for recording where the current token match begins. This variable
+may be used in action code for retrieving the text of the current match.  Ragel
+ensures that in between tokens and outside of the longest-match machines that
+this pointer is set to null. In between calls to the execute code the user must
+check if \verb|ts| is set and if so, ensure that the data it points to is
+preserved ahead of the next buffer block. This is described in more detail
+below.
 
-\begin{verbatim}
-getkey fpc->id;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+The \verb|te| variable must also be defined as a pointer to the input data.
+It is used for recording where a match ends and where scanning of the next
+token should begin. This can also be used in action code for retrieving the
+text of the current match.
 
-Specify to Ragel how to retrieve the character that the machine operates on
-from the pointer to the current element (\verb|p|). Any expression that returns
-a value of the alphabet type
-may be used. The getkey statement may be used for looking into element
-structures or for translating the character to process. The getkey expression
-defaults to \verb|(*p)|. In goto-driven machines the getkey expression may be
-evaluated more than once per element processed, therefore it should not incur a
-large cost and preclude optimization.
+The \verb|act| variable must be defined as an integer type. It is used for
+recording the identity of the last pattern matched when the scanner must go
+past a matched pattern in an attempt to make a longer match. If the longer
+match fails it may need to consult the \verb|act| variable. In some cases, use 
+of the \verb|act|
+variable can be avoided because the value of the current state is enough
+information to determine which token to accept, however in other cases this is
+not enough and so the \verb|act| variable is used. 
+
+When the longest-match operator is in use, the user's driver code must take on
+some buffer management functions. The following algorithm gives an overview of
+the steps that should be taken to properly use the longest-match operator.
+
+\begin{itemize}
+\setlength{\parskip}{0pt}
+\item Read a block of input data.
+\item Run the execute code.
+\item If \verb|ts| is set, the execute code will expect the incomplete
+token to be preserved ahead of the buffer on the next invocation of the execute
+code.  
+\begin{itemize}
+\item Shift the data beginning at \verb|ts| and ending at \verb|pe| to the
+beginning of the input buffer.
+\item Reset \verb|ts| to the beginning of the buffer. 
+\item Shift \verb|te| by the distance from the old value of \verb|ts|
+to the new value. The \verb|te| variable may or may not be valid.  There is
+no way to know if it holds a meaningful value because it is not kept at null
+when it is not in use. It can be shifted regardless.
+\end{itemize}
+\item Read another block of data into the buffer, immediately following any
+preserved data.
+\item Run the scanner on the new data.
+\end{itemize}
 
-\section{Access Statement}
+Figure \ref{preserve_example} shows the required handling of an input stream in
+which a token is broken by the input block boundaries. After processing up to
+and including the ``t'' of ``characters'', the prefix of the string token must be
+retained and processing should resume at the ``e'' on the next iteration of
+the execute code.
 
-\begin{verbatim}
-access fsm->;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+If one uses a large input buffer for collecting input then the number of times
+the shifting must be done will be small. Furthermore, if one takes care not to
+define tokens that are allowed to be very long and instead processes these
+items using pure state machines or sub-scanners, then only a small amount of
+data will ever need to be shifted.
 
-The access statement allows one to tell Ragel how the generated code should
-access the machine data that is persistent across processing buffer blocks.
-This includes all variables except \verb|p| and \verb|pe|. This includes
-\verb|cs|, \verb|top|, \verb|stack|, \verb|tokstart|, \verb|tokend| and \verb|act|.
-This is useful if a machine is to be encapsulated inside a
-structure in C code. The access statement can be used to give the name of
-a pointer to the structure.
+\begin{figure}
+\begin{verbatim}
+      a)           A stream "of characters" to be scanned.
+                   |        |          |
+                   p        ts         pe
 
-\section{Maintaining Pointers to Input Data}
+      b)           "of characters" to be scanned.
+                   |          |        |
+                   ts         p        pe
+\end{verbatim}
+\caption{Following an invocation of the execute code there may be a partially
+matched token (a). The data of the partially matched token 
+must be preserved ahead of the new data on the next invocation (b).}
+\label{preserve_example}
+\end{figure}
 
-In the creation of any parser it is not uncommon to require the collection of
-the data being parsed.  It is always possible to collect data into a growable
-buffer as the machine moves over it, however the copying of data is a somewhat
-wasteful use of processor cycles. The most efficient way to collect data
-from the parser is to set pointers into the input. This poses a problem for
-uses of Ragel where the input data arrives in blocks, such as over a socket or
-from a file. The program will error if a pointer is set in one buffer block but
-must be used while parsing a following buffer block.
+Since scanners attempt to make the longest possible match of input, patterns
+such as identifiers require one character of lookahead in order to trigger a
+match. In the case of the last token in the input stream the user must ensure
+that the \verb|eof| variable is set so that the final token is flushed out.
 
-The longest-match constructions exhibit this problem, requiring the maintenance
-code described in Section \ref{generating-scanners}. If a longest-match
-construction has been used somewhere in the machine then it is possible to
-take advantage of the required prefix maintenance code in the driver program to
-ensure pointers to the input are always valid. If laying down a pointer one can
-set \verb|tokstart| at the same spot or ahead of it. When data is shifted in
-between loops the user must also shift the pointer.  In this way it is possible
-to maintain pointers to the input that will always be consistent.
+An example scanner processing loop is given in Figure \ref{scanner-loop}.
 
 \begin{figure}
 \small
 \begin{verbatim}
     int have = 0;
-    while ( 1 ) {
-        char *p, *pe, *data = buf + have;
-        int len, space = BUFSIZE - have;
-
-        if ( space == 0 ) { 
-            fprintf(stderr, "BUFFER OUT OF SPACE\n");
+    bool done = false;
+    while ( !done ) {
+        /* How much space is in the buffer? */
+        int space = BUFSIZE - have;
+        if ( space == 0 ) {
+            /* Buffer is full. */
+            cerr << "TOKEN TOO BIG" << endl;
             exit(1);
         }
 
-        len = fread( data, 1, space, stdin );
-        if ( len == 0 )
-            break;
+        /* Read in a block after any data we already have. */
+        char *p = inbuf + have;
+        cin.read( p, space );
+        int len = cin.gcount();
 
-        /* Find the last newline by searching backwards. */
-        p = buf;
-        pe = data + len - 1;
-        while ( *pe != '\n' && pe >= buf )
-            pe--;
-        pe += 1;
+        char *pe = p + len;
+        char *eof = 0;
+
+        /* If no data was read indicate EOF. */
+        if ( len == 0 ) {
+            eof = pe;
+            done = true;
+        }
 
         %% write exec;
 
-        /* How much is still in the buffer? */
-        have = data + len - pe;
-        if ( have > 0 )
-            memmove( buf, pe, have );
+        if ( cs == Scanner_error ) {
+            /* Machine failed before finding a token. */
+            cerr << "PARSE ERROR" << endl;
+            exit(1);
+        }
 
-        if ( len < space )
-            break;
+        if ( ts == 0 )
+            have = 0;
+        else {
+            /* There is a prefix to preserve, shift it over. */
+            have = pe - ts;
+            memmove( inbuf, ts, have );
+            te = inbuf + (te-ts);
+            ts = inbuf;
+        }
     }
 \end{verbatim}
-\caption{An example of line-oriented processing.}
-\label{line-oriented}
+\caption{A processing loop for a scanner.}
+\label{scanner-loop}
 \end{figure}
 
-In general, there are two approaches for guaranteeing the consistency of
-pointers to input data. The first approach is the one just described;
-lay down a marker from an action,
-then later ensure that the data the marker points to is preserved ahead of
-the buffer on the next execute invocation. This approach is good because it
-allows the parser to decide on the pointer-use boundaries, which can be
-arbitrarily complex parsing conditions. A downside is that it requires any
-pointers that are set to be corrected in between execute invocations.
+\section{State Charts}
+\label{state-charts}
+
+In addition to supporting the construction of state machines using regular
+languages, Ragel provides a way to manually specify state machines using
+state charts.  The comma operator combines machines together without any
+implied transitions. The user can then manually link machines by specifying
+epsilon transitions with the \verb|->| operator.  Epsilon transitions are drawn
+between the final states of a machine and entry points defined by labels.  This
+makes it possible to build machines using the explicit state-chart method while
+making minimal changes to the Ragel language. 
+
+An interesting feature of Ragel's state chart construction method is that it
+can be mixed freely with regular expression constructions. A state chart may be
+referenced from within a regular expression, or a regular expression may be
+used in the definition of a state chart transition.
 
-The alternative is to find the pointer-use boundaries before invoking the execute
-routine, then pass in the data using these boundaries. For example, if the
-program must perform line-oriented processing, the user can scan backwards from
-the end of an input block that has just been read in and process only up to the
-first found newline. On the next input read, the new data is placed after the
-partially read line and processing continues from the beginning of the line.
-An example of line-oriented processing is given in Figure \ref{line-oriented}.
+\subsection{Join}
+
+\verb|expr , expr , ...|
+\verbspace
+
+Join a list of machines together without
+drawing any transitions, without setting up a start state, and without
+designating any final states. Transitions between the machines may be specified
+using labels and epsilon transitions. The start state must be explicity
+specified with the ``start'' label. Final states may be specified with an
+epsilon transition to the implicitly created ``final'' state. The join
+operation allows one to build machines using a state chart model.
+
+\subsection{Label}
 
+\verb|label: expr| 
+\verbspace
 
-\section{Running the Executables}
+Attaches a label to an expression. Labels can be
+used as the target of epsilon transitions and explicit control transfer
+statements such as \verb|fgoto| and \verb|fnext| in action
+code.
 
-Ragel is broken down into two executables: a frontend which compiles machines
-and emits them in an XML format, and a backend which generates code or a
-Graphviz Dot file from the XML data. The purpose of the XML-based intermediate
-format is to allow users to inspect their compiled state machines and to
-interface Ragel to other tools such as custom visualizers, code generators or
-analysis tools. The intermediate format will provide a better platform for
-extending Ragel to support new host languages. The split also serves to reduce
-complexity of the Ragel program by strictly separating the data structures and
-algorithms that are used to compile machines from those that are used to
-generate code. 
+\subsection{Epsilon}
 
+\verb|expr -> label| 
 \verbspace
+
+Draws an epsilon transition to the state defined
+by \verb|label|.  Epsilon transitions are made deterministic when join
+operators are evaluated. Epsilon transitions that are not in a join operation
+are made deterministic when the machine definition that contains the epsilon is
+complete. See Section \ref{labels} for information on referencing labels.
+
+\subsection{Simplifying State Charts}
+
+There are two benefits to providing state charts in Ragel. The first is that it
+allows us to take a state chart with a full listing of states and transitions
+and simplify it in selective places using regular expressions.
+
+The state chart method of specifying parsers is very common.  It is an
+effective programming technique for producing robust code. The key disadvantage
+becomes clear when one attempts to comprehend a large parser specified in this
+way.  These programs usually require many lines, causing logic to be spread out
+over large distances in the source file. Remembering the function of a large
+number of states can be difficult and organizing the parser in a sensible way
+requires discipline because branches and repetition present many file layout
+options.  This kind of programming takes a specification with inherent
+structure such as looping, alternation and concatenation and expresses it in a
+flat form. 
+
+If we could take an isolated component of a manually programmed state chart,
+that is, a subset of states that has only one entry point, and implement it
+using regular language operators then we could eliminate all the explicit
+naming of the states contained in it. By eliminating explicitly named states
+and replacing them with higher-level specifications we simplify a state machine
+specification.
+
+For example, sometimes chains of states are needed, with only a small number of
+possible characters appearing along the chain. These can easily be replaced
+with a concatenation of characters. Sometimes a group of common states
+implement a loop back to another single portion of the machine. Rather than
+manually duplicate all the transitions that loop back, we may be able to
+express the loop using a kleene star operator.
+
+Ragel allows one to take this state map simplification approach. We can build
+state machines using a state map model and implement portions of the state map
+using regular languages. In place of any transition in the state machine,
+entire sub-machines can be given. These can encapsulate functionality
+defined elsewhere. An important aspect of the Ragel approach is that when we
+wrap up a collection of states using a regular expression we do not lose
+access to the states and transitions. We can still execute code on the
+transitions that we have encapsulated.
+
+\subsection{Dropping Down One Level of Abstraction}
+\label{down}
+
+The second benefit of incorporating state charts into Ragel is that it permits
+us to bypass the regular language abstraction if we need to. Ragel's action
+embedding operators are sometimes insufficient for expressing certain parsing
+tasks.  In the same way that is useful for C language programmers to drop down
+to assembly language programming using embedded assembler, it is sometimes
+useful for the Ragel programmer to drop down to programming with state charts.
+
+In the following example, we wish to buffer the characters of an XML CDATA
+sequence. The sequence is terminated by the string \verb|]]>|. The challenge
+in our application is that we do not wish the terminating characters to be
+buffered. An expression of the form \verb|any* @buffer :>> ']]>'| will not work
+because the buffer will always contain the characters \verb|]]| on the end.
+Instead, what we need is to delay the buffering of \hspace{0.25mm} \verb|]|
+characters until a time when we
+abandon the terminating sequence and go back into the main loop. There is no
+easy way to express this using Ragel's regular expression and action embedding
+operators, and so an ability to drop down to the state chart method is useful.
+
+% GENERATE: dropdown
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine dropdown;
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-[user@host] myproj: ragel file.rl | rlcodegen -G2 -o file.c
+action bchar { buff( fpc ); }    # Buffer the current character.
+action bbrack1 { buff( "]" ); }
+action bbrack2 { buff( "]]" ); }
+
+CDATA_body =
+start: (
+     ']' -> one |
+     (any-']') @bchar ->start
+),
+one: (
+     ']' -> two |
+     [^\]] @bbrack1 @bchar ->start
+),
+two: (
+     '>' -> final |
+     ']' @bbrack1 -> two |
+     [^>\]] @bbrack2 @bchar ->start
+);
 \end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% main := CDATA_body;
+% }%%
+% END GENERATE
 
-\section{Choosing a Generated Code Style}
-\label{genout}
-
-There are three styles of code output to choose from. Code style affects the
-size and speed of the compiled binary. Changing code style does not require any
-change to the Ragel program. There are two table-driven formats and a goto
-driven format.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{dropdown}
+\end{center}
 
-In addition to choosing a style to emit, there are various levels of action
-code reuse to choose from.  The maximum reuse levels (\verb|-T0|, \verb|-F0|
-and \verb|-G0|) ensure that no FSM action code is ever duplicated by encoding
-each transition's action list as static data and iterating
-through the lists on every transition. This will normally result in a smaller
-binary. The less action reuse options (\verb|-T1|, \verb|-F1| and \verb|-G1|)
-will usually produce faster running code by expanding each transition's action
-list into a single block of code, eliminating the need to iterate through the
-lists. This duplicates action code instead of generating the logic necessary
-for reuse. Consequently the binary will be larger. However, this tradeoff applies to
-machines with moderate to dense action lists only. If a machine's transitions
-frequently have less than two actions then the less reuse options will actually
-produce both a smaller and a faster running binary due to less action sharing
-overhead. The best way to choose the appropriate code style for your
-application is to perform your own tests.
 
-The table-driven FSM represents the state machine as constant static data. There are
-tables of states, transitions, indices and actions. The current state is
-stored in a variable. The execution is simply a loop that looks up the current
-state, looks up the transition to take, executes any actions and moves to the
-target state. In general, the table-driven FSM can handle any machine, produces
-a smaller binary and requires a less expensive host language compile, but
-results in slower running code.  Since the table-driven format is the most
-flexible it is the default code style.
+\section{Semantic Conditions}
+\label{semantic}
 
-The flat table-driven machine is a table-based machine that is optimized for
-small alphabets. Where the regular table machine uses the current character as
-the key in a binary search for the transition to take, the flat table machine
-uses the current character as an index into an array of transitions. This is
-faster in general, however is only suitable if the span of possible characters
-is small.
+Many communication protocols contain variable-length fields, where the length
+of the field is given ahead of the field as a value. This
+problem cannot be expressed using regular languages because of its
+context-dependent nature. The prevalence of variable-length fields in
+communication protocols motivated us to introduce semantic conditions into
+the Ragel language.
 
-The goto-driven FSM represents the state machine using goto and switch
-statements. The execution is a flat code block where the transition to take is
-computed using switch statements and directly executable binary searches.  In
-general, the goto FSM produces faster code but results in a larger binary and a
-more expensive host language compile.
+A semantic condition is a block of user code that is executed immediately
+before a transition is taken. If the code returns a value of true, the
+transition may be taken.  We can now embed code that extracts the length of a
+field, then proceed to match $n$ data values.
 
-The goto-driven format has an additional action reuse level (\verb|-G2|) that
-writes actions directly into the state transitioning logic rather than putting
-all the actions together into a single switch. Generally this produces faster
-running code because it allows the machine to encode the current state using
-the processor's instruction pointer. Again, sparse machines may actually
-compile to smaller binaries when \verb|-G2| is used due to less state and
-action management overhead. For many parsing applications \verb|-G2| is the
-preferred output format.
+% GENERATE: conds1
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine conds1;
+% number = digit+;
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+action rec_num { i = 0; n = getnumber(); }
+action test_len { i++ < n }
+data_fields = (
+    'd' 
+    [0-9]+ %rec_num 
+    ':'
+    ( [a-z] when test_len )*
+)**;
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% main := data_fields;
+% }%%
+% END GENERATE
 
-\verbspace
 \begin{center}
-\begin{tabular}{|c|c|}
-\hline
-\multicolumn{2}{|c|}{\bf Code Output Style Options} \\
-\hline
-\verb|-T0|&binary search table-driven\\
-\hline
-\verb|-T1|&binary search, expanded actions\\
-\hline
-\verb|-F0|&flat table-driven\\
-\hline
-\verb|-F1|&flat table, expanded actions\\
-\hline
-\verb|-G0|&goto-driven\\
-\hline
-\verb|-G1|&goto, expanded actions\\
-\hline
-\verb|-G2|&goto, in-place actions\\
-\hline
-\end{tabular}
+\includegraphics[scale=0.55]{conds1}
 \end{center}
+\graphspace
+
+The Ragel implementation of semantic conditions does not force us to give up the
+compositional property of Ragel definitions. For example, a machine that tests
+the length of a field using conditions can be unioned with another machine
+that accepts some of the same strings, without the two machines interfering with
+one another. The user need not be concerned about whether or not the result of the
+semantic condition will affect the matching of the second machine.
+
+To see this, first consider that when a user associates a condition with an
+existing transition, the transition's label is translated from the base character
+to its corresponding value in the space that represents ``condition $c$ true''. Should
+the determinization process combine a state that has a conditional transition
+with another state that has a transition on the same input character but
+without a condition, then the condition-less transition first has its label
+translated into two values, one to its corresponding value in the space that
+represents ``condition $c$ true'' and another to its corresponding value in the
+space that represents ``condition $c$ false''. It
+is then safe to combine the two transitions. This is shown in the following
+example.  Two intersecting patterns are unioned, one with a condition and one
+without. The condition embedded in the first pattern does not affect the second
+pattern.
+
+% GENERATE: conds2
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine conds2;
+% number = digit+;
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+action test_len { i++ < n }
+action one { /* accept pattern one */ }
+action two { /* accept pattern two */ }
+patterns = 
+    ( [a-z] when test_len )+ %one |
+    [a-z][a-z0-9]* %two;
+main := patterns '\n';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-\section{Graphviz}
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.55]{conds2}
+\end{center}
+\graphspace
 
-Ragel is able to emit compiled state machines in Graphviz's Dot file format.
-Graphviz support allows users to perform
-incremental visualization of their parsers. User actions are displayed on
-transition labels of the graph. If the final graph is too large to be
-meaningful, or even drawn, the user is able to inspect portions of the parser
-by naming particular regular expression definitions with the \verb|-S| and
-\verb|-M| options to the \verb|ragel| program. Use of Graphviz greatly
-improves the Ragel programming experience. It allows users to learn Ragel by
-experimentation and also to track down bugs caused by unintended
-nondeterminism.
+There are many more potential uses for semantic conditions. The user is free to
+use arbitrary code and may therefore perform actions such as looking up names
+in dictionaries, validating input using external parsing mechanisms or
+performing checks on the semantic structure of input seen so far. In the
+next section we describe how Ragel accommodates several common parser
+engineering problems.
+
+\vspace{10pt}
+
+\noindent {\large\bf Note:} The semantic condition feature works only with
+alphabet types that are smaller in width than the \verb|long| type. To
+implement semantic conditions Ragel needs to be able to allocate characters
+from the alphabet space. Ragel uses these allocated characters to express
+"character C with condition P true" or "C with P false." Since internally Ragel
+uses longs to store characters there is no room left in the alphabet space
+unless an alphabet type smaller than long is used.
+
+\section{Implementing Lookahead}
+
+There are a few strategies for implementing lookahead in Ragel programs.
+Leaving actions, which are described in Section \ref{out-actions}, can be
+used as a form of lookahead.  Ragel also provides the \verb|fhold| directive
+which can be used in actions to prevent the machine from advancing over the
+current character. It is also possible to manually adjust the current character
+position by shifting it backwards using \verb|fexec|, however when this is
+done, care must be taken not to overstep the beginning of the current buffer
+block. In both the use of \verb|fhold| and \verb|fexec| the user must be
+cautious of combining the resulting machine with another in such a way that the
+transition on which the current position is adjusted is not combined with a
+transition from the other machine.
+
+\section{Parsing Recursive Language Structures}
+
+In general Ragel cannot handle recursive structures because the grammar is
+interpreted as a regular language. However, depending on what needs to be
+parsed it is sometimes practical to implement the recursive parts using manual
+coding techniques. This often works in cases where the recursive structures are
+simple and easy to recognize, such as in the balancing of parentheses
+
+One approach to parsing recursive structures is to use actions that increment
+and decrement counters or otherwise recognize the entry to and exit from
+recursive structures and then jump to the appropriate machine defnition using
+\verb|fcall| and \verb|fret|. Alternatively, semantic conditions can be used to
+test counter variables.
+
+A more traditional approach is to call a separate parsing function (expressed
+in the host language) when a recursive structure is entered, then later return
+when the end is recognized.
 
 \end{document}