More content added. Did a smallish reorganization. Needs a lot of cleanup
authorthurston <thurston@052ea7fc-9027-0410-9066-f65837a77df0>
Mon, 29 Jan 2007 00:08:19 +0000 (00:08 +0000)
committerthurston <thurston@052ea7fc-9027-0410-9066-f65837a77df0>
Mon, 29 Jan 2007 00:08:19 +0000 (00:08 +0000)
still.

git-svn-id: http://svn.complang.org/ragel/trunk@28 052ea7fc-9027-0410-9066-f65837a77df0

doc/conds1.fig [new file with mode: 0644]
doc/conds2.fig [new file with mode: 0644]
doc/dropdown.fig [new file with mode: 0644]
doc/ragel-guide.tex

diff --git a/doc/conds1.fig b/doc/conds1.fig
new file mode 100644 (file)
index 0000000..24e82bf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,80 @@
+#FIG 3.2
+Portrait
+Center
+Metric
+A4
+100.00
+Single
+-2
+# Generated by dot version 2.2.1 (Fri Sep 30 13:22:44 UTC 2005)
+# For: (age) Adrian Thurston
+# Title: conds1
+# Pages: 1
+1200 2
+0 32 #d2d2d2
+# ENTRY
+1 1 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0.0000 33 4650 33 33 33 4650 66 4683
+# 0
+1 1 0 1 0 32 0 0 -1 0.000 0 0.0000 1400 4650 383 383 1400 4650 1783 5033
+1 1 0 1 0 32 0 0 -1 0.000 0 0.0000 1400 4650 450 450 1400 4650 1850 5100
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 1400 4733 0\001
+# ENTRY -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  66 4650 132 4650 225 4650 341 4650 474 4650 617 4650 766 4650
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 766 4583 933 4650 766 4700 766 4583
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 500 4600 IN\001
+# 1
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 3233 4650 383 383 3233 4650 3616 5033
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 3233 4733 1\001
+# 0 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  1866 4650 1995 4650 2129 4650 2266 4650 2403 4650 2537 4650 2666 4650
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 2666 4583 2833 4650 2666 4700 2666 4583
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 2350 4600 100\001
+# 3
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 8466 4650 383 383 8466 4650 8849 5033
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 8466 4650 450 450 8466 4650 8916 5100
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 8466 4733 3\001
+# 3 -> 3
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 13
+  8783 4316 8808 4210 8801 4112 8762 4027 8693 3959 8594 3915 8466 3900 8372 3908 8291 3931 8225 3968 8175 4018 8144 4079 8133 4150
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 8183 4150 8150 4316 8083 4150 8183 4150
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 8466 3850 97..122(test_len)\001
+# 3 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 19
+  8016 4633 7959 4632 7904 4629 7852 4625 7800 4620 7750 4617 7700 4616 7136 4601 6679 4589 6272 4581 5865 4577 5403 4577 4833 4583 4661 4591 4483 4600 4302 4608 4122 4616 3947 4625 3783 4633
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 3783 4683 3616 4633 3783 4566 3783 4683
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 5500 4533 100(!test_len)\001
+# 2
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 5500 5683 383 383 5500 5683 5883 6066
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 5500 5766 2\001
+# 1 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  3600 4816 3800 4908 4029 5014 4275 5127 4525 5241 4771 5351 5000 5450
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 5016 5400 5150 5516 4966 5500 5016 5400
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 4233 4966 48..57\001
+# 2 -> 3
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  5866 5550 6147 5455 6477 5342 6835 5218 7200 5090 7550 4965 7866 4850
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 7850 4800 8033 4800 7883 4900 7850 4800
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 7083 4900 58 / rec_num\001
+# 2 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 13
+  5766 5400 5787 5300 5782 5207 5752 5125 5695 5059 5611 5015 5500 5000 5416 5008 5348 5030 5295 5066 5256 5113 5230 5169 5216 5233
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 5266 5233 5233 5400 5166 5233 5266 5233
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 5500 4950 48..57\001
+# end of FIG file
diff --git a/doc/conds2.fig b/doc/conds2.fig
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d1cf959
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,86 @@
+#FIG 3.2
+Portrait
+Center
+Metric
+A4
+100.00
+Single
+-2
+# Generated by dot version 2.2.1 (Fri Sep 30 13:22:44 UTC 2005)
+# For: (age) Adrian Thurston
+# Title: conds2
+# Pages: 1
+1200 2
+0 32 #d2d2d2
+# ENTRY
+1 1 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0.0000 33 4350 33 33 33 4350 66 4383
+# 0
+1 1 0 1 0 32 0 0 -1 0.000 0 0.0000 1333 4350 383 383 1333 4350 1716 4733
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 1333 4433 0\001
+# ENTRY -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  66 4350 139 4350 237 4350 354 4350 485 4350 624 4350 766 4350
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 766 4283 933 4350 766 4400 766 4283
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 500 4300 IN\001
+# 2
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 11633 5016 383 383 11633 5016 12016 5399
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 11633 5016 450 450 11633 5016 12083 5466
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 11633 5100 2\001
+# 1
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 9183 4433 383 383 9183 4433 9566 4816
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 9183 4516 1\001
+# 0 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 25
+  1716 4283 1773 4282 1828 4278 1881 4272 1932 4266 1983 4258 2033 4250 2352 4232 2611 4227 2839 4231 3066 4238 3321 4246 3633 4250 4551 4259 5297 4260 5956 4260 6613 4267 7355 4288 8266 4333 8325 4340 8383 4345 8441 4350 8499 4354 8558 4359 8616 4366
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 8616 4316 8783 4383 8616 4416 8616 4316
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 4766 4216 97..122(!test_len)\001
+# 3
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 4766 5383 383 383 4766 5383 5149 5766
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 4766 5466 3\001
+# 0 -> 3
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  1716 4466 2062 4570 2479 4694 2935 4829 3398 4966 3835 5098 4216 5216
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 4233 5166 4383 5266 4200 5266 4233 5166
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 2833 4533 97..122(test_len)\001
+# 1 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  9566 4516 9774 4564 10009 4622 10260 4685 10518 4750 10773 4811 11016 4866
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 11033 4816 11183 4916 11000 4916 11033 4816
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 10483 4633 10 / two\001
+# 1 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 13
+  9450 4150 9470 4050 9466 3957 9435 3875 9378 3809 9294 3765 9183 3750 9099 3758 9032 3780 8979 3816 8940 3863 8914 3919 8900 3983
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 8950 3983 8916 4150 8850 3983 8950 3983
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 9183 3700 48..57, 97..122\001
+# 3 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 13
+  5166 5383 5685 5380 6364 5370 7158 5352 8024 5324 8919 5284 9800 5233 10010 5215 10222 5195 10433 5172 10638 5149 10833 5124 11016 5100
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 11016 5050 11183 5083 11016 5150 11016 5050
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 9183 5183 10 / one, two\001
+# 3 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 7
+  5150 5300 5623 5200 6208 5075 6854 4937 7508 4796 8118 4663 8633 4550
+ 0 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 8633 4500 8800 4516 8650 4600 8633 4500
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 7083 4616 48..57, 97..122(!test_len)\001
+# 3 -> 3
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.0 0 0 0 13
+  5033 5100 5054 5000 5049 4907 5018 4825 4961 4759 4877 4715 4766 4700 4683 4708 4615 4730 4562 4766 4523 4813 4497 4869 4483 4933
+ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.0 0 0 0 0 0 4
+ 4533 4933 4500 5100 4433 4933 4533 4933
+4 1 0 0 0 0 14.0 0.0000 2 0.0 0.0 4766 4650 97..122(test_len)\001
+# end of FIG file
diff --git a/doc/dropdown.fig b/doc/dropdown.fig
new file mode 100644 (file)
index 0000000..29fefec
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,107 @@
+#FIG 3.2  Produced by xfig version 3.2.5-alpha5
+Portrait
+Center
+Metric
+A4      
+100.00
+Single
+-2
+# Generated by dot version 2.2.1 (Fri Sep 30 13:22:44 UTC 2005)
+# For: (age) Adrian Thurston
+# Title: dropdown
+# Pages: 1
+1200 2
+0 32 #d2d2d2
+# ENTRY
+1 1 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0.0000 33 3950 33 33 33 3950 66 3983
+# 0
+1 1 0 1 0 32 0 0 -1 0.000 0 0.0000 1333 3950 383 383 1333 3950 1716 4333
+# 3
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 9266 4133 383 383 9266 4133 9649 4516
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 9266 4133 450 450 9266 4133 9716 4583
+# 1
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 5383 3550 383 383 5383 3550 5766 3933
+# 2
+1 1 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0.0000 7566 4133 383 383 7566 4133 7949 4516
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        766 3883 933 3950 766 4000 766 3883
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        1100 3500 1066 3666 1000 3500 1100 3500
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        4816 3433 4983 3500 4816 3533 4816 3433
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        1883 4066 1716 4000 1883 3966 1883 4066
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        7033 3933 7183 4033 7000 4033 7033 3933
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        8633 4066 8800 4133 8633 4183 8633 4066
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        1833 4216 1666 4150 1833 4116 1833 4216
+2 3 0 1 0 0 0 0 20 0.000 0 0 0 0 0 4
+        7333 3683 7300 3850 7233 3683 7333 3683
+2 2 0 0 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 5
+        -90 2970 9765 2970 9765 4680 -90 4680 -90 2970
+# ENTRY -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 7
+        66 3950 139 3950 237 3950 354 3950 485 3950 624 3950
+        766 3950
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 0 -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 13
+        1600 3666 1620 3567 1616 3474 1585 3391 1528 3325 1444 3282
+        1333 3266 1249 3274 1182 3297 1129 3333 1090 3380 1064 3436
+        1050 3500
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 0 -> 1
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 13
+        1666 3750 1726 3725 1787 3700 1850 3677 1912 3654 1973 3634
+        2033 3616 2528 3528 3036 3474 3537 3450 4013 3447 4446 3460
+        4816 3483
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 1 -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 13
+        5033 3716 4892 3768 4738 3823 4575 3877 4406 3926 4235 3968
+        4066 4000 3689 4046 3300 4070 2912 4077 2538 4067 2190 4046
+        1883 4016
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 1 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 7
+        5766 3650 5954 3695 6161 3747 6379 3804 6600 3863 6815 3923
+        7016 3983
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 2 -> 3
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 7
+        7966 4133 8069 4133 8176 4133 8287 4133 8401 4133 8516 4133
+        8633 4133
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+# 2 -> 0
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 19
+        7183 4233 7062 4258 6935 4282 6804 4304 6669 4323 6534 4339
+        6400 4350 5539 4415 4838 4443 4216 4433 3595 4384 2893 4295
+        2033 4166 1999 4166 1966 4166 1933 4166 1899 4166 1866 4166
+        1833 4166
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 0.000
+# 2 -> 2
+3 4 0 1 0 0 0 0 -1 0.000 0 0 0 13
+        7833 3850 7854 3750 7849 3657 7818 3575 7761 3509 7677 3465
+        7566 3450 7483 3458 7415 3480 7362 3516 7323 3563 7297 3619
+        7283 3683
+        0.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
+        1.000 1.000 1.000 1.000 0.000
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 120 1333 4033 0\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 255 500 3900 IN\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 120 9266 4216 3\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 1170 1333 3216 DEF / bchar\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 165 120 5383 3633 1\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 195 165 3050 3416 ']'\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 195 2055 3050 3950 DEF / bbrack1, bchar\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 120 7566 4216 2\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 195 165 6783 3883 ']'\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 150 225 8383 4083 '>'\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 195 2055 5383 4300 DEF / bbrack2, bchar\001
+4 1 0 0 0 0 14 0.0000 2 210 1110 7566 3400 ']' / bbrack1\001
index 7573e25..28e80f1 100644 (file)
@@ -568,20 +568,6 @@ 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.
 
-\begin{comment}
-\subsection{Write Statement}
-
-\begin{verbatim}
-write <component> [options];
-\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}
-
 \section{Lexical Analysis of an FSM Specification}
 \label{lexing}
 
@@ -1330,1678 +1316,2072 @@ 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)|.
 
-\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}
 
-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.
+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.
 
-\subsection{Join}
+\chapter{User Actions}
 
-\verb|expr , 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
+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.
 
-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.
+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. 
 
-\subsection{Label}
+\section{Embedding Actions}
 
-\verb|label: expr| 
+\begin{verbatim}
+action ActionName {
+    /* Code an action here. */
+    count += 1;
+}
+\end{verbatim}
 \verbspace
 
-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.
+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{Epsilon}
+\subsection{Entering Action}
 
-\verb|expr -> label
+\verb|expr > action
 \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 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
 
-\section{Scanners}
-\label{generating-scanners}
+% 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
 
-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.
+\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}
-<machine_name> := |* 
-        pattern1 => action1;
-        pattern2 => action2;
-        ...
-    *|;
+# Execute A when the trailing space is seen.
+main := ( lower* ' ' ) @A;
 \end{verbatim}
-\verbspace
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-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.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{exdoneact}
+\end{center}
+\graphspace
 
-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.
 
-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.
+\subsection{All Transition Action}
 
-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. 
+\verb|expr $ action|
+\verbspace
 
-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.
+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.
 
-\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}
+% 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
 
-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.
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{exallact}
+\end{center}
+\graphspace
 
-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.
 
-\begin{figure}
-\begin{verbatim}
-      a)           A stream "of characters" to be scanned.
-                   |        |          |
-                   p        tokstart   pe
+\subsection{Pending Out (Leaving) Actions}
+\label{out-actions}
 
-      b)           "of characters" to be scanned.
-                   |          |        |
-                   tokstart   p        pe
+\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}
-\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. 
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{exoutact1}
+\end{center}
+\graphspace
 
-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}.
+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.
 
-\begin{figure}
-\small
+% GENERATE: exoutact2
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine exoutact2;
+% action lower {}
+% action space {}
+% action term_word {}
+% action newline {}
+\begin{inline_code}
 \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();
+word = ( [a-z] @lower )+ %term_word;
+main := word ( ' ' @space word )* '\n' @newline;
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-        /* If no data was read, send the EOF character.
-        if ( len == 0 ) {
-            p[0] = 0, len++;
-            done = true;
-        }
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{exoutact2}
+\end{center}
+\graphspace
 
-        char *pe = p + len;
-        %% write exec;
 
-        if ( cs == RagelScan_error ) {
-            /* Machine failed before finding a token. */
-            cerr << "PARSE ERROR" << endl;
-            exit(1);
-        }
+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.  
 
-        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;
-        }
-    }
+% 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}
-\caption{A processing loop for a scanner.}
-\label{scanner-loop}
-\end{figure}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
+\graphspace
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{exaction}
+\end{center}
+\graphspace
 
-\section{Write Statement}
-\label{write-statement}
 
-\begin{verbatim}
-write <component> [options];
-\end{verbatim}
-\verbspace
+\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 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}.
+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. 
 
-\subsection{Write Data}
-\begin{verbatim}
-write data [options];
-\end{verbatim}
-\verbspace
+\def\fakeitem{\hspace*{12pt}$\bullet$\hspace*{10pt}}
 
-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.
+\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)
 
-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.
+\columnbreak
 
-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.
+\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}
 
-Data generation has several options:
+%\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}.
 
-\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}
 
-\subsection{Write Init}
-\begin{verbatim}
-write init;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+\subsection{To-State and From-State Actions}
 
-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.
+\subsubsection{To-State Actions}
 
-\subsection{Write Exec}
-\begin{verbatim}
-write exec [options];
-\end{verbatim}
+\verb| >~  $~  %~  <~  @~  <>~ |
 \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.
+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
+action-based transfer of control such as \verb|fgoto|. They are executed after the
+in-transition's actions but before the current character is advanced and
+tested against the end of the input block. To-state embeddings stay with the
+state. They are irrespective of the state's current set of transitions and any
+future transitions that may be added in or out of the state.
 
-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.
+Note that the setting of the current state variable \verb|cs| outside of the
+execute code is not considered by Ragel as moving into a state and consequently
+the to-state actions of the new current state are not executed. This includes
+the initialization of the current state when the machine begins.  This is
+because the entry point into the machine execution code is after the execution
+of to-state actions.
 
-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.
+\subsubsection{From-State Actions}
 
-\begin{figure}
-\small
-\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;
-}
-\end{verbatim}
-\caption{Use of {\tt noend} write option and the {\tt fbreak} statement for
-processing a string.}
-\label{fbreak-example}
-\end{figure}
+\verb| >*  $*  %*  <*  @*  <>* |
+\verbspace
 
+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
+immediately after the current character is tested against the input block end
+marker and before the transition to take is sought based on the current
+character. From-state actions are therefore executed even if a transition
+cannot be found and the machine moves into the error state.  Like to-state
+embeddings, from-state embeddings stay with the state.
 
-\subsection{Write EOF Actions}
-\begin{verbatim}
-write eof;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+\subsection{EOF Actions}
 
-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.
+\verb| >/  $/  %/  </  @/  <>/ | 
+\verbspace
 
-\section{Referencing Names}
-\label{labels}
+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.
 
-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.
+\subsection{Handling Errors}
 
-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.
+\subsubsection{Global Error Actions}
 
-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|::|.
+\verb| >!  $!  %!  <!  @!  <>! | 
+\verbspace
 
-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.
+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|.
 
-% 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.
+\subsubsection{Local Error Actions}
 
-\section{State Machine Minimization}
+\verb| >^  $^  %^  <^  @^  <>^ | 
+\verbspace
 
-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.
+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.
 
-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.
+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.
 
-\chapter{User Actions}
+\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}
 
-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.
+\section{Action Ordering and Duplicates}
 
-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. 
+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.
 
-\section{Embedding Actions}
+We associate with the embedding of each action a distinct timestamp which 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.
 
+\verbspace
 \begin{verbatim}
-action ActionName {
-    /* Code an action here. */
-    count += 1;
-}
+word = [a-z]+ %act;
+main := word ( '\n' word )* '\n\n';
 \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. 
+\section{Values and Statements Available in Code Blocks}
+\label{vals}
 
-\subsection{Entering Action}
+\noindent The following values are available in code blocks:
 
-\verb|expr > action| 
-\verbspace
+\begin{itemize}
+\item \verb|fpc| -- A pointer to the current character. This is equivalent to
+accessing the \verb|p| variable.
 
-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.
+\item \verb|fc| -- The current character. This is equivalent to the expression \verb|(*p)|.
 
-\verbspace
+\item \verb|fcurs| -- An integer value representing the current state. This
+value should only be read from. To move to a different place in the machine
+from action code use the \verb|fgoto|, \verb|fnext| or \verb|fcall| statements.
+Outside of the machine execution code the \verb|cs| variable may be modified.
 
-% 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
+\item \verb|ftargs| -- An integer value representing the target state. This
+value should only be read from. Again, \verb|fgoto|, \verb|fnext| and
+\verb|fcall| can be used to move to a specific entry point.
 
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exstact}
-\end{center}
-\graphspace
+\item \verb|fentry(<label>)| -- Retrieve an integer value representing the
+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.
+\end{itemize}
 
-\subsection{Finishing Action}
+\noindent The following statements are available in code blocks:
 
-\verb|expr @ action|
-\verbspace
+\begin{itemize}
 
-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.
+\item \verb|fhold;| -- Do not advance over the current character. If processing
+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--;|.
 
-% 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
+\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,
+\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.
 
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exdoneact}
-\end{center}
-\graphspace
+\item \verb|fgoto <label>;| -- Jump to an entry point defined by
+\verb|<label>|.  The \verb|fgoto| statement immediately transfers control to
+the destination state.
 
+\item \verb|fgoto *<expr>;| -- Jump to an entry point given by \verb|<expr>|.
+The expression must evaluate to an integer value representing a state.
 
-\subsection{All Transition Action}
+\item \verb|fnext <label>;| -- Set the next state to be the entry point defined
+by \verb|label|.  The \verb|fnext| statement does not immediately jump to the
+specified state. Any action code following the statement is executed.
 
-\verb|expr $ action|
-\verbspace
+\item \verb|fnext *<expr>;| -- Set the next state to be the entry point given
+by \verb|<expr>|. The expression must evaluate to an integer value representing
+a state.
 
-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.
+\item \verb|fcall <label>;| -- Push the target state and jump to the entry
+point defined by \verb|<label>|.  The next \verb|fret| will jump to the target
+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.
 
-% 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
+\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
+representing a state.
 
-\graphspace
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exallact}
-\end{center}
-\graphspace
+\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.
+
+\end{itemize}
+
+\noindent {\bf Note:} Once actions with control-flow commands are embedded into a
+machine, the user must exercise caution when using the machine as the operand
+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
+machine construction operators are not aware of are introduced.  These
+commands should therefore be used with caution.
 
 
-\subsection{Pending Out (Leaving) Actions}
-\label{out-actions}
+\chapter{Controlling Nondeterminism}
+\label{controlling-nondeterminism}
 
-\verb|expr % action|
-\verbspace
+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
+current subset of the parser may be executed, causing problems for the
+programmer.
 
-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.
+Tools which are based on regular expression engines and which 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
+matter. As long as one of the potential matches is recognized, there can be any
+number of other matches present.  In some parsing systems the run-time engine
+can employ a strategy for resolving ambiguities, for example always pursuing
+the longest possible match and discarding others.
 
-% GENERATE: exoutact1
+In Ragel, there is no regular expression run-time engine, just a simple state
+machine execution model. When we begin to embed actions and face the
+possibility of spurious action execution, it becomes clear that controlling
+nondeterminism at the machine construction level is very important. Consider
+the following example.
+
+% GENERATE: lines1
 % OPT: -p
 % %%{
-% machine exoutact1;
-% action A {}
+% machine lines1;
+% action first {}
+% action tail {}
+% word = [a-z]+;
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-# Match a word followed by an newline. Execute A when 
-# finishing the word.
-main := ( lower+ %A ) . '\n';
+ws = [\n\t ];
+line = word $first ( ws word $tail )* '\n';
+lines = line*;
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
+% main := lines;
 % }%%
 % END GENERATE
 
-\graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exoutact1}
+\includegraphics[scale=0.45]{lines1}
 \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.
+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
+simultaneously pursue the possibility of matching further words on the same
+line and the possibility of matching a second line. Evidence of this fact is 
+in the state tables. On several transitions both the \verb|first| and
+\verb|tail| actions are executed.  The solution here is simple: exclude
+the newline character from the \verb|ws| expression. 
 
-% GENERATE: exoutact2
+% GENERATE: lines2
 % OPT: -p
 % %%{
-% machine exoutact2;
-% action lower {}
-% action space {}
-% action term_word {}
-% action newline {}
+% machine lines2;
+% action first {}
+% action tail {}
+% word = [a-z]+;
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-word = ( [a-z] @lower )+ %term_word;
-main := word ( ' ' @space word )* '\n' @newline;
+ws = [\t ];
+line = word $first ( ws word $tail )* '\n';
+lines = line*;
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
+% main := lines;
 % }%%
 % END GENERATE
 
-\graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exoutact2}
+\includegraphics[scale=0.45]{lines2}
 \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.  
+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.
+The following example is an incorrect attempt at a regular expression for C
+language comments. 
 
-% GENERATE: exaction
+% GENERATE: comments1
 % OPT: -p
 % %%{
-% machine exaction;
-% action A {}
-% action B {}
-% action C {}
-% action N {}
+% machine comments1;
+% action comm {}
 \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;
+comment = '/*' ( any @comm )* '*/';
+main := comment ' ';
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
 % }%%
 % END GENERATE
 
-\graphspace
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{exaction}
+\includegraphics[scale=0.45]{comments1}
 \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}
-
-\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
-action-based transfer of control such as \verb|fgoto|. They are executed after the
-in-transition's actions but before the current character is advanced and
-tested against the end of the input block. To-state embeddings stay with the
-state. They are irrespective of the state's current set of transitions and any
-future transitions that may be added in or out of the state.
-
-Note that the setting of the current state variable \verb|cs| outside of the
-execute code is not considered by Ragel as moving into a state and consequently
-the to-state actions of the new current state are not executed. This includes
-the initialization of the current state when the machine begins.  This is
-because the entry point into the machine execution code is after the execution
-of to-state actions.
 
-\subsubsection{From-State Actions}
-
-\verb| >*  $*  %*  <*  @*  <>* |
-\verbspace
-
-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
-immediately after the current character is tested against the input block end
-marker and before the transition to take is sought based on the current
-character. From-state actions are therefore executed even if a transition
-cannot be found and the machine moves into the error state.  Like to-state
-embeddings, from-state embeddings stay with the state.
-
-\subsection{EOF Actions}
-
-\verb| >/  $/  %/  </  @/  <>/ | 
-\verbspace
-
-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.
-
-\subsection{Handling Errors}
-
-\subsubsection{Global Error Actions}
-
-\verb| >!  $!  %!  <!  @!  <>! | 
-\verbspace
-
-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|.
-
-\subsubsection{Local Error Actions}
-
-\verb| >^  $^  %^  <^  @^  <>^ | 
-\verbspace
-
-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.
+Using standard concatenation, we will never leave the \verb|any*| expression.
+We will forever entertain the possibility that a \verb|'*/'| string that we see
+is contained in a longer comment and that, simultaneously, the comment has
+ended.  The concatenation of the \verb|comment| machine with \verb|SP| is done
+to show this. When we match space, we are also still matching the comment body.
 
-\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}
+One way to approach the problem is to exclude the terminating string
+from the \verb|any*| expression using set difference. We must be careful to
+exclude not just the terminating string, but any string that contains it as a
+substring. A verbose, but proper specification of a C comment parser is given
+by the following regular expression. 
 
-\section{Action Ordering and Duplicates}
+% GENERATE: comments2
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine comments2;
+% action comm {}
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+comment = '/*' ( ( any @comm )* - ( any* '*/' any* ) ) '*/';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% main := comment;
+% }%%
+% END GENERATE
 
-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.
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{comments2}
+\end{center}
 
-We associate with the embedding of each action a distinct timestamp which 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.
+We have phrased the problem of controlling non-determinism in terms of
+excluding strings common to two expressions which 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
+both the loop of the first expression and the final character of the second.
+At this time we want the transition on the \verb|'/'| character to take precedence
+over and disallow the transition that originated in the \verb|any*| loop.
 
-\verbspace
+In another parsing problem, we wish to implement a lightweight tokenizer that we can
+utilize in the composition of a larger machine. For example, some HTTP headers
+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.
+
+% GENERATE: smallscanner
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine smallscanner;
+% action start_str {}
+% action on_char {}
+% action finish_str {}
+\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-word = [a-z]+ %act;
-main := word ( '\n' word )* '\n\n';
+header_contents = ( 
+    lower+ >start_str $on_char %finish_str | 
+    ' '
+)*;
 \end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% main := header_contents;
+% }%%
+% END GENERATE
 
-\section{Values and Statements Available in Code Blocks}
-\label{vals}
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{smallscanner}
+\end{center}
 
-\noindent The following values are available in code blocks:
+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
+to begin a new token. Using the standard operator, we get an undesirable
+nondeterministic behaviour. Evidence of this can be seen on the transition out
+of state one to itself.  The transition extends the string, and simultaneously,
+finishes the string only to immediately begin a new one.  What is required is
+for the
+transitions that represent an extension of a token to take precedence over the
+transitions that represent the beginning of a new token. For this problem
+there is no simple solution that uses standard regular expression operators.
 
-\begin{itemize}
-\item \verb|fpc| -- A pointer to the current character. This is equivalent to
-accessing the \verb|p| variable.
+\section{Priorities}
 
-\item \verb|fc| -- The current character. This is equivalent to the expression \verb|(*p)|.
+A priority mechanism was devised and built into the determinization
+process, specifically for the purpose of allowing the user to control
+nondeterminism.  Priorities are integer values embedded into transitions. When
+the determinization process is combining transitions that have different
+priorities, the transition with the higher priority is preserved and the
+transition with the lower priority is dropped.
 
-\item \verb|fcurs| -- An integer value representing the current state. This
-value should only be read from. To move to a different place in the machine
-from action code use the \verb|fgoto|, \verb|fnext| or \verb|fcall| statements.
-Outside of the machine execution code the \verb|cs| variable may be modified.
+Unfortunately, priorities can have unintended side effects because their
+operation requires that they linger in transitions indefinitely. They must linger
+because the Ragel program cannot know when the user is finished with a priority
+embedding.  A solution whereby they are explicitly deleted after use is
+conceivable; however this is not very user-friendly.  Priorities were therefore
+made into named entities. Only priorities with the same name are allowed to
+interact.  This allows any number of priorities to coexist in one machine for
+the purpose of controlling various different regular expression operations and
+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.
 
-\item \verb|ftargs| -- An integer value representing the target state. This
-value should only be read from. Again, \verb|fgoto|, \verb|fnext| and
-\verb|fcall| can be used to move to a specific entry point.
+\section{Priority Assignment}
 
-\item \verb|fentry(<label>)| -- Retrieve an integer value representing the
-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.
+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
+using this form in a longest-match machine, since there is only one name for
+the entire set of longest match patterns. In the second form the priority's
+name can be specified, allowing priority interaction across machine definition
+boundaries.
+
+\begin{itemize}
+\setlength{\parskip}{0in}
+\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.  
 \end{itemize}
 
-\noindent The following statements are available in code blocks:
+The second form of priority assignment allows the programmer to specify the name
+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)| -- All transitions.
+\item \verb|expr % (name, int)| -- Pending out transitions.
+\end{itemize}
 
-\item \verb|fhold;| -- Do not advance over the current character. If processing
-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--;|.
+\section{Guarded Operators that Encapsulate Priorities}
 
-\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,
-\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.
+Priorities 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.
 
-\item \verb|fgoto <label>;| -- Jump to an entry point defined by
-\verb|<label>|.  The \verb|fgoto| statement immediately transfers control to
-the destination state.
+Fortunately, in practice the use of priorities has been necessary only in a
+small number of scenarios.  This allows us to encapsulate their functionality
+into a small set of operators and fully hide them from the user. This is
+advantageous from a language design point of view because it greatly simplifies
+the design.  
 
-\item \verb|fgoto *<expr>;| -- Jump to an entry point given by \verb|<expr>|.
-The expression must evaluate to an integer value representing a state.
+Going back to the C comment example, we can now properly specify
+it using a guarded concatenation operator which we call {\em finish-guarded
+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}
 
-\item \verb|fnext <label>;| -- Set the next state to be the entry point defined
-by \verb|label|.  The \verb|fnext| statement does not immediately jump to the
-specified state. Any action code following the statement is executed.
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+comment = '/*' ( any @comm )* :>> '*/';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
 
-\item \verb|fnext *<expr>;| -- Set the next state to be the entry point given
-by \verb|<expr>|. The expression must evaluate to an integer value representing
-a state.
+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
+two lists that contain common elements. For example, one may need to tokenize a
+stream, but first consume leading whitespace.
+
+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
+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.
+
+Other guarded operators are conceivable, such as guards on union that cause one
+alternative to take precedence over another. These may be implemented when it
+is clear they constitute a frequently used operation.
+In the next section we discuss the explicit specification of state machines
+using state charts.
 
-\item \verb|fcall <label>;| -- Push the target state and jump to the entry
-point defined by \verb|<label>|.  The next \verb|fret| will jump to the target
-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.
+\subsection{Entry-Guarded Contatenation}
 
-\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
-representing a state.
+\verb|expr :> expr| 
+\verbspace
 
-\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.
+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
+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
+the second machine. This operator effectively terminates the first machine
+immediately upon entering 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.
 
-\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.
+% GENERATE: entryguard
+% OPT: -p
+% %%{
+% machine entryguard;
+\begin{inline_code}
+\begin{verbatim}
+# Leave the catch-all machine on the first character of FIN.
+main := any* :> 'FIN';
+\end{verbatim}
+\end{inline_code}
+% }%%
+% END GENERATE
 
-\end{itemize}
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{entryguard}
+\end{center}
 
-\noindent {\bf Note:} Once actions with control-flow commands are embedded into a
-machine, the user must exercise caution when using the machine as the operand
-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
-machine construction operators are not aware of are introduced.  These
-commands should therefore be used with caution.
 
+Entry-guarded concatenation is equivalent to the following:
 
-\chapter{Controlling Nondeterminism}
-\label{controlling-nondeterminism}
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+expr $(unique_name,0) . expr >(unique_name,1)
+\end{verbatim}
 
-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
-current subset of the parser may be executed, causing problems for the
-programmer.
+\subsection{Finish-Guarded Contatenation}
 
-Tools which are based on regular expression engines and which 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
-matter. As long as one of the potential matches is recognized, there can be any
-number of other matches present.  In some parsing systems the run-time engine
-can employ a strategy for resolving ambiguities, for example always pursuing
-the longest possible match and discarding others.
+\verb|expr :>> expr|
+\verbspace
 
-In Ragel, there is no regular expression run-time engine, just a simple state
-machine execution model. When we begin to embed actions and face the
-possibility of spurious action execution, it becomes clear that controlling
-nondeterminism at the machine construction level is very important. Consider
-the following example.
+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: lines1
+% GENERATE: finguard
 % OPT: -p
 % %%{
-% machine lines1;
-% action first {}
-% action tail {}
-% word = [a-z]+;
+% machine finguard;
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-ws = [\n\t ];
-line = word $first ( ws word $tail )* '\n';
-lines = line*;
+# Leave the catch-all machine on the last character of FIN.
+main := any* :>> 'FIN';
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
-% main := lines;
 % }%%
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lines1}
+\includegraphics[scale=0.45]{finguard}
 \end{center}
 
-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
-simultaneously pursue the possibility of matching further words on the same
-line and the possibility of matching a second line. Evidence of this fact is 
-in the state tables. On several transitions both the \verb|first| and
-\verb|tail| actions are executed.  The solution here is simple: exclude
-the newline character from the \verb|ws| expression. 
+Finish-guarded concatenation is equivalent to the following:
 
-% GENERATE: lines2
+\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 lines2;
-% action first {}
-% action tail {}
-% word = [a-z]+;
+% machine leftguard;
+% action alpha {}
+% action ws {}
+% action start {}
+% action fin {}
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-ws = [\t ];
-line = word $first ( ws word $tail )* '\n';
-lines = line*;
+main := ( ' '* >start %fin ) <: ( ' ' $ws | [a-z] $alpha )*;
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
-% main := lines;
 % }%%
 % END GENERATE
 
 \begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lines2}
+\includegraphics[scale=0.45]{leftguard}
 \end{center}
 
-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.
-The following example is an incorrect attempt at a regular expression for C
-language comments. 
+Left-guarded concatenation is equivalent to the following:
 
-% GENERATE: comments1
+\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 comments1;
-% action comm {}
+% machine exfinpri;
+% action A {}
+% action B {}
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-comment = '/*' ( any @comm )* '*/';
-main := comment ' ';
+# 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]{comments1}
+\includegraphics[scale=0.45]{lmkleene}
 \end{center}
 
-Using standard concatenation, we will never leave the \verb|any*| expression.
-We will forever entertain the possibility that a \verb|'*/'| string that we see
-is contained in a longer comment and that, simultaneously, the comment has
-ended.  The concatenation of the \verb|comment| machine with \verb|SP| is done
-to show this. When we match space, we are also still matching the comment body.
+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:
 
-One way to approach the problem is to exclude the terminating string
-from the \verb|any*| expression using set difference. We must be careful to
-exclude not just the terminating string, but any string that contains it as a
-substring. A verbose, but proper specification of a C comment parser is given
-by the following regular expression. 
+\verbspace
+\begin{verbatim}
+( expr $(unique_name,1) %(unique_name,0) )*
+\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.
+
+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}.
+
+\chapter{Interface to Host Program}
+
+\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.  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|.
+
+\section{Getkey Statement}
 
-% GENERATE: comments2
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine comments2;
-% action comm {}
-\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-comment = '/*' ( ( any @comm )* - ( any* '*/' any* ) ) '*/';
+getkey fpc->id;
 \end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% main := comment;
-% }%%
-% END GENERATE
+\verbspace
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{comments2}
-\end{center}
+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.
 
+\section{Access Statement}
 
-We have phrased the problem of controlling non-determinism in terms of
-excluding strings common to two expressions which 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
-both the loop of the first expression and the final character of the second.
-At this time we want the transition on the \verb|'/'| character to take precedence
-over and disallow the transition that originated in the \verb|any*| loop.
+\begin{verbatim}
+access fsm->;
+\end{verbatim}
+\verbspace
 
-In another parsing problem, we wish to implement a lightweight tokenizer that we can
-utilize in the composition of a larger machine. For example, some HTTP headers
-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.
+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.
+
+\section{Write Statement}
+\label{write-statement}
 
-% GENERATE: smallscanner
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine smallscanner;
-% action start_str {}
-% action on_char {}
-% action finish_str {}
-\begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-header_contents = ( 
-    lower+ >start_str $on_char %finish_str | 
-    ' '
-)*;
+write <component> [options];
 \end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% main := header_contents;
-% }%%
-% END GENERATE
-
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{smallscanner}
-\end{center}
+\verbspace
 
-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
-to begin a new token. Using the standard operator, we get an undesirable
-nondeterministic behaviour. Evidence of this can be seen on the transition out
-of state one to itself.  The transition extends the string, and simultaneously,
-finishes the string only to immediately begin a new one.  What is required is
-for the
-transitions that represent an extension of a token to take precedence over the
-transitions that represent the beginning of a new token. For this problem
-there is no simple solution that uses standard regular expression operators.
 
-\section{Priorities}
+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}.
 
-A priority mechanism was devised and built into the determinization
-process, specifically for the purpose of allowing the user to control
-nondeterminism.  Priorities are integer values embedded into transitions. When
-the determinization process is combining transitions that have different
-priorities, the transition with the higher priority is preserved and the
-transition with the lower priority is dropped.
+\subsection{Write Data}
+\begin{verbatim}
+write data [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
 
-Unfortunately, priorities can have unintended side effects because their
-operation requires that they linger in transitions indefinitely. They must linger
-because the Ragel program cannot know when the user is finished with a priority
-embedding.  A solution whereby they are explicitly deleted after use is
-conceivable; however this is not very user-friendly.  Priorities were therefore
-made into named entities. Only priorities with the same name are allowed to
-interact.  This allows any number of priorities to coexist in one machine for
-the purpose of controlling various different regular expression operations and
-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.
+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.
 
-\section{Priority Assignment}
+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.
 
-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.
+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.
 
-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
-using this form in a longest-match machine, since there is only one name for
-the entire set of longest match patterns. In the second form the priority's
-name can be specified, allowing priority interaction across machine definition
-boundaries.
+Data generation has several options:
 
 \begin{itemize}
-\setlength{\parskip}{0in}
-\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|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}
 
-The second form of priority assignment allows the programmer to specify the name
-to which the priority is assigned.
+\subsection{Write Init}
+\begin{verbatim}
+write init;
+\end{verbatim}
+\verbspace
 
-\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)| -- All transitions.
-\item \verb|expr % (name, int)| -- Pending out transitions.
-\end{itemize}
+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.
 
-\section{Guarded Operators that Encapsulate Priorities}
+\subsection{Write Exec}
+\begin{verbatim}
+write exec [options];
+\end{verbatim}
+\verbspace
 
-Priorities 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.
+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.
 
-Fortunately, in practice the use of priorities has been necessary only in a
-small number of scenarios.  This allows us to encapsulate their functionality
-into a small set of operators and fully hide them from the user. This is
-advantageous from a language design point of view because it greatly simplifies
-the design.  
+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.
 
-Going back to the C comment example, we can now properly specify
-it using a guarded concatenation operator which we call {\em finish-guarded
-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}
+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.
 
-\begin{inline_code}
+\begin{figure}
+\small
+\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;
+}
+\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 EOF Actions}
 \begin{verbatim}
-comment = '/*' ( any @comm )* :>> '*/';
+write eof;
 \end{verbatim}
-\end{inline_code}
+\verbspace
 
-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
-two lists that contain common elements. For example, one may need to tokenize a
-stream, but first consume leading whitespace.
+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.
 
-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
-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.
+\section{Maintaining Pointers to Input Data}
 
-Other guarded operators are conceivable, such as guards on union that cause one
-alternative to take precedence over another. These may be implemented when it
-is clear they constitute a frequently used operation.
-In the next section we discuss the explicit specification of state machines
-using state charts.
+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.
 
-\subsection{Entry-Guarded Contatenation}
+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|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.
 
-\verb|expr :> expr| 
-\verbspace
+\begin{figure}
+\small
+\begin{verbatim}
+    int have = 0;
+    while ( 1 ) {
+        char *p, *pe, *data = buf + have;
+        int len, space = BUFSIZE - have;
 
-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
-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
-the second machine. This operator effectively terminates the first machine
-immediately upon entering 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.
+        if ( space == 0 ) { 
+            fprintf(stderr, "BUFFER OUT OF SPACE\n");
+            exit(1);
+        }
 
-% GENERATE: entryguard
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine entryguard;
-\begin{inline_code}
-\begin{verbatim}
-# Leave the catch-all machine on the first character of FIN.
-main := any* :> 'FIN';
-\end{verbatim}
-\end{inline_code}
-% }%%
-% END GENERATE
+        len = fread( data, 1, space, stdin );
+        if ( len == 0 )
+            break;
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{entryguard}
-\end{center}
+        /* Find the last newline by searching backwards. */
+        p = buf;
+        pe = data + len - 1;
+        while ( *pe != '\n' && pe >= buf )
+            pe--;
+        pe += 1;
 
+        %% write exec;
 
-Entry-guarded concatenation is equivalent to the following:
+        /* How much is still in the buffer? */
+        have = data + len - pe;
+        if ( have > 0 )
+            memmove( buf, pe, have );
 
-\verbspace
-\begin{verbatim}
-expr $(unique_name,0) . expr >(unique_name,1)
+        if ( len < space )
+            break;
+    }
 \end{verbatim}
+\caption{An example of line-oriented processing.}
+\label{line-oriented}
+\end{figure}
 
-\subsection{Finish-Guarded Contatenation}
-
-\verb|expr :>> expr|
-\verbspace
+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.
 
-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 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}.
 
-% 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=0.45]{finguard}
-\end{center}
+\section{Running the Executables}
 
-Finish-guarded concatenation is equivalent to the following:
+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. 
 
 \verbspace
 \begin{verbatim}
-expr $(unique_name,0) . expr @(unique_name,1)
+[user@host] myproj: ragel file.rl | rlcodegen -G2 -o file.c
 \end{verbatim}
 
-\subsection{Left-Guarded Concatenation}
+\section{Choosing a Generated Code Style}
+\label{genout}
 
-\verb|expr <: expr| 
-\verbspace
+The Ragel code generator is very flexible. Following the lead of Re2C, the
+generated code has no dependencies and can be inserted in any function, perhaps
+inside a loop if so 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. The user may break out of the processing loop
+and return to it at any time.
+
+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 which is able to reduce the
+burden on the host compiler by splitting large machines across multiple functions.
+
+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 which 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.
+Strategies for handling these scenarios are given in Ragel's manual.
 
-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:
+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.
 
-% GENERATE: leftguard
-% OPT: -p
-% %%{
-% machine leftguard;
-% action alpha {}
-% action ws {}
-% action start {}
-% action fin {}
+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.
+
+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.
+
+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.
+
+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|}
+\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}
+\end{center}
+
+\chapter{Beyond the Basic Model}
+
+\section{Parser Modularization}
+
+It is possible to use Ragel's machine construction and action embedding
+operators to specify an entire parser using a single regular expression. An
+example is given in Section \ref{examples}. 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 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 which 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}
-main := ( ' '* >start %fin ) <: ( ' ' $ws | [a-z] $alpha )*;
+action return { fret; }
+action call_date { fcall date; }
+action call_name { fcall name; }
+
+# A parser for date strings.
+date := [0-9][0-9] '/' 
+        [0-9][0-9] '/' 
+        [0-9][0-9][0-9][0-9] '\n' @return;
+
+# A parser for name strings.
+name := ( [a-zA-Z]+ | ' ' )** '\n' @return;
+
+# The main parser.
+headers = 
+    ( 'from' | 'to' ) ':' @call_name | 
+    ( 'departed' | 'arrived' ) ':' @call_date;
+
+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 which 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 modularization and reducing the number of states when the
+machine contains frequently recurring patterns.
+\section{Referencing Names}
+\label{labels}
 
-Left-guarded concatenation is equivalent to the following:
+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.
 
-\verbspace
-\begin{verbatim}
-expr $(unique_name,1) . expr >(unique_name,0)
-\end{verbatim}
-\verbspace
+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.
 
-\subsection{Longest-Match Kleene Star}
-\label{longest_match_kleene_star}
+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|::|.
 
-\verb|expr**| 
-\verbspace
+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.
 
-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.
+% 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.
 
-\verbspace
 
-% GENERATE: lmkleene
-% OPT: -p
+
+\section{Scanners}
+
+Though the overall language may be represented by regular expressions, it may
+be the case that a language
+contains sub-regions where the input is best represented as a sequence
+of tokens. To support the scanning of sub-regions of a language, Ragel allows
+the definition of longest-match machines, also known as 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.
+
+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.
+
+The longest-match construction is not a pure state machine construction. It
+relies on several variables which 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.
+
+% GENERATE: scanner
 % %%{
-% machine exfinpri;
-% action A {}
-% action B {}
+%      machine scanner;
+%      word = 'foo';
+%      head_name = 'bar';
 \begin{inline_code}
 \begin{verbatim}
-# Repeat tokens, but make sure to get the longest match.
-main := (
-    lower ( lower | digit )* %A | 
-    digit+ %B | 
-    ' '
-)**;
+header := |*
+    word;
+    ' ';
+    '\n' => { fret; };
+*|;
+
+main := ( head_name ':' @{ fcall header; } )*;
 \end{verbatim}
 \end{inline_code}
 % }%%
+% %% write data;
+% void f()
+% {
+%      %% write init;
+%      %% write exec;
+% }
 % END GENERATE
 
-\begin{center}
-\includegraphics[scale=0.45]{lmkleene}
-\end{center}
+The scanner construction has a purpose similar to the longest-match kleene star
+operator \verb|**| when used in conjunction with the union operator. 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.
 
-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:
+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.
 
 \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.
+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.
 
-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}.
+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.
 
-\chapter{Interface to Host Program}
+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.
 
-\section{Alphtype Statement}
+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. 
+
+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|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}
+
+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.
 
+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.
+
+\begin{figure}
 \begin{verbatim}
-alphtype unsigned int;
+      a)           A stream "of characters" to be scanned.
+                   |        |          |
+                   p        tokstart   pe
+
+      b)           "of characters" to be scanned.
+                   |          |        |
+                   tokstart   p        pe
 \end{verbatim}
-\verbspace
+\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}
 
-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|.
+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. 
 
-\section{Getkey Statement}
+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}.
 
+\begin{figure}
+\small
 \begin{verbatim}
-getkey fpc->id;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+    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);
+        }
 
-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.
+        /* Read in a block after any data we already have. */
+        char *p = inbuf + have;
+        cin.read( p, space );
+        int len = cin.gcount();
+
+        /* If no data was read, send the EOF character.
+        if ( len == 0 ) {
+            p[0] = 0, len++;
+            done = true;
+        }
+
+        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{Access Statement}
+\section{State Charts}
 
-\begin{verbatim}
-access fsm->;
-\end{verbatim}
-\verbspace
+In addition to supporting the construction of state machines using regular
+languages, Ragel also provides a way to manually specify state machines using
+state charts.  The comma operator wombines 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. 
 
-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.
+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.
 
-\section{Maintaining Pointers to Input Data}
+\subsection{Join}
 
-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.
+\verb|expr , expr , ...|
+\verbspace
 
-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.
+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.
 
-\begin{figure}
-\small
-\begin{verbatim}
-    int have = 0;
-    while ( 1 ) {
-        char *p, *pe, *data = buf + have;
-        int len, space = BUFSIZE - have;
+\subsection{Label}
 
-        if ( space == 0 ) { 
-            fprintf(stderr, "BUFFER OUT OF SPACE\n");
-            exit(1);
-        }
+\verb|label: expr| 
+\verbspace
 
-        len = fread( data, 1, space, stdin );
-        if ( len == 0 )
-            break;
+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.
 
-        /* Find the last newline by searching backwards. */
-        p = buf;
-        pe = data + len - 1;
-        while ( *pe != '\n' && pe >= buf )
-            pe--;
-        pe += 1;
+\subsection{Epsilon}
 
-        %% write exec;
+\verb|expr -> label| 
+\verbspace
 
-        /* How much is still in the buffer? */
-        have = data + len - pe;
-        if ( have > 0 )
-            memmove( buf, pe, have );
+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.
 
-        if ( len < space )
-            break;
-    }
-\end{verbatim}
-\caption{An example of line-oriented processing.}
-\label{line-oriented}
-\end{figure}
+\subsection{Simplifying State Charts}
 
-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.
+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 simplifly it in selective places using regular expressions.
 
-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}.
+The state chart method of specifying parsers is a 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.
 
-\section{Running the Executables}
+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 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. 
+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.
 
-\verbspace
+\subsection{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 alway 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}
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{dropdown}
+\end{center}
 
-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.
 
-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.
+\section{Semantic Conditions}
+\label{semantic}
 
-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.
+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 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.
+A semantic condition is a block of user code which 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 which extracts the length of a
+field, then proceed to match $n$ data values.
 
-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.
+% 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
 
-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.
+\begin{center}
+\includegraphics[scale=0.45]{conds1}
+\end{center}
+
+The Ragel implementation of semantic conditions does not force us to give up the
+compositional property of Ragel definitions. For example, a machine which tests
+the length of a field using conditions can be unioned with another machine
+which accepts some of the same strings, without the two machines interfering with
+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 which represents ``condition $c$ true''. Should
+the determinization process combine a state that has a conditional transition
+with another state 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 which
+represents ``condition $c$ true'' and another to its corresponding value in the
+space which 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.
+
+\newpage
+
+% 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
 
-\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=0.45]{conds2}
 \end{center}
 
-\section{Graphviz}
+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.
+
+\section{Implementing Lookahead}
+
+There are a few strategies for implementing lookahead in Ragel programs.
+Pending out actions, which were 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. 
+
+\section{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 which 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. Error actions are embedded into an expression's states. When the
+final machine has been constructed and it is being made complete, error actions
+are transfered from their place of embedding within a state to the transitions
+which go to the error
+state.  When the machine fails and is about to move into the error state, the
+current state's error actions get executed.
+
+Error actions can be used to simply report errors, or by jumping to a machine
+instantiation which consumes input, can attempt to recover from errors.  Like
+the action embedding operators, there are several classes of states which
+error action embedding operators can access. For example, the \verb|@err|
+operator embeds an error action into non-final states. The \verb|$err| operator
+embeds an error action into all states. Other operators access the start state,
+final states, and states which are neither the start state nor are final. The
+design of the state selections was driven by a need to cover the states of an
+expression with a single error action.
+
+The following example uses error actions to report an error and jump to a
+machine which 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;
+}
 
-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.
+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
 
 \end{document}