]> git.sur5r.net Git - i3/i3/blobdiff - docs/hacking-howto
Merge branch 'master' into next
[i3/i3] / docs / hacking-howto
index a774b90350d9def09a088b2029b9f55addfa008c..836d5701acff304f68aa7b3e3c7ca346f9425df0 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 Hacking i3: How To
 ==================
 Michael Stapelberg <michael+i3@stapelberg.de>
-December 2009
+July 2011
 
 This document is intended to be the first thing you read before looking and/or
 touching i3’s source code. It should contain all important information to help
@@ -24,8 +24,9 @@ some events which normal clients usually don’t handle.
 In the case of i3, the tasks (and order of them) are the following:
 
 . Grab the key bindings (events will be sent upon keypress/keyrelease)
-. Iterate through all existing windows (if the window manager is not started as the first
-  client of X) and manage them (= reparent them, create window decorations)
+. Iterate through all existing windows (if the window manager is not started as
+  the first client of X) and manage them (reparent them, create window
+  decorations, etc.)
 . When new windows are created, manage them
 . Handle the client’s `_WM_STATE` property, but only the `_WM_STATE_FULLSCREEN`
 . Handle the client’s `WM_NAME` property
@@ -35,8 +36,8 @@ In the case of i3, the tasks (and order of them) are the following:
 . Handle button (as in mouse buttons) presses for focus/raise on click
 . Handle expose events to re-draw own windows such as decorations
 . React to the user’s commands: Change focus, Move windows, Switch workspaces,
-Change the layout mode of a container (default/stacking), Start a new application,
-Restart the window manager
+  Change the layout mode of a container (default/stacking/tabbed), start a new
+  application, restart the window manager
 
 In the following chapters, each of these tasks and their implementation details
 will be discussed.
@@ -46,8 +47,8 @@ will be discussed.
 Traditionally, there are two approaches to managing windows: The most common
 one nowadays is floating, which means the user can freely move/resize the
 windows. The other approach is called tiling, which means that your window
-manager distributing windows to use as much space as possible while not
-overlapping.
+manager distributes windows to use as much space as possible while not
+overlapping each other.
 
 The idea behind tiling is that you should not need to waste your time
 moving/resizing windows while you usually want to get some work done. After
@@ -62,57 +63,36 @@ to a specific file type, a window manager should not limit itself to a certain
 layout (like dwm, awesome, …) but provide mechanisms for you to easily create
 the layout you need at the moment.
 
-=== The layout table
+=== The layout tree
 
-To accomplish flexible layouts, we decided to simply use a table. The table
-grows and shrinks as you need it. Each cell holds a container which then holds
-windows (see picture below). You can use different layouts for each container
-(default layout and stacking layout).
+The data structure which i3 uses to keep track of your windows is a tree. Every
+node in the tree is a container (type +Con+). Some containers represent actual
+windows (every container with a +window != NULL+), some represent split
+containers and a few have special purposes: they represent workspaces, outputs
+(like VGA1, LVDS1, …) or the X11 root window.
 
 So, when you open a terminal and immediately open another one, they reside in
-the same container, in default layout. The layout table has exactly one column,
-one row and therefore one cell. When you move one of the terminals to the
-right, the table needs to grow. It will be expanded to two columns and one row.
-This enables you to have different layouts for each container. The table then
-looks like this:
+the same split container, which uses the default layout. In case of an empty
+workspace, the split container we are talking about is the workspace.
 
-[width="15%",cols="^,^"]
-|========
-| T1 | T2
-|========
-
-When moving terminal 2 to the bottom, the table will be expanded again.
-
-[width="15%",cols="^,^"]
-|========
-| T1 |
-|    | T2
-|========
-
-You can really think of the layout table like a traditional HTML table, if
-you’ve ever designed one. Especially col- and rowspan work equally. Below you
-see an example of colspan=2 for the first container (which has T1 as window).
-
-[width="15%",cols="^asciidoc"]
-|========
-| T1
-|
-[cols="^,^",frame="none"]
-!========
-! T2 ! T3
-!========
-|========
-
-Furthermore, you can freely resize table cells.
+To get an impression of how different layouts are represented, just play around
+and look at the data structures -- they are exposed as a JSON hash. See
+http://i3wm.org/docs/ipc.html#_get_tree_reply for documentation on that and an
+example.
 
 == Files
 
+include/atoms.xmacro::
+A file containing all X11 atoms which i3 uses. This file will be included
+various times (for defining, requesting and receiving the atoms), each time
+with a different definition of xmacro().
+
 include/data.h::
 Contains data definitions used by nearly all files. You really need to read
 this first.
 
 include/*.h::
-Contains forward definitions for all public functions, aswell as
+Contains forward definitions for all public functions, as well as
 doxygen-compatible comments (so if you want to get a bit more of the big
 picture, either browse all header files or use doxygen if you prefer that).
 
@@ -126,116 +106,181 @@ src/click.c::
 Contains all functions which handle mouse button clicks (right mouse button
 clicks initiate resizing and thus are relatively complex).
 
-src/client.c::
-Contains all functions which are specific to a certain client (make it
-fullscreen, see if its class/name matches a pattern, kill it, …).
+src/cmdparse.l::
+Contains the lexer for i3 commands, written for +flex(1)+.
+
+src/cmdparse.y::
+Contains the parser for i3 commands, written for +bison(1)+.
 
-src/commands.c::
-Parsing commands and actually execute them (focussing, moving, …).
+src/con.c::
+Contains all functions which deal with containers directly (creating
+containers, searching containers, getting specific properties from containers,
+…).
 
 src/config.c::
-Parses the configuration file.
+Contains all functions handling the configuration file (calling the parser
+(src/cfgparse.y) with the correct path, switching key bindings mode).
 
 src/debug.c::
 Contains debugging functions to print unhandled X events.
 
+src/ewmh.c::
+Functions to get/set certain EWMH properties easily.
+
 src/floating.c::
 Contains functions for floating mode (mostly resizing/dragging).
 
 src/handlers.c::
-Contains all handlers for all kind of X events (new window title, new hints,
+Contains all handlers for all kinds of X events (new window title, new hints,
 unmapping, key presses, button presses, …).
 
 src/ipc.c::
 Contains code for the IPC interface.
 
-src/layout.c::
-Renders your layout (screens, workspaces, containers).
+src/load_layout.c::
+Contains code for loading layouts from JSON files.
+
+src/log.c::
+Handles the setting of loglevels, contains the logging functions.
 
-src/mainx.c::
+src/main.c::
 Initializes the window manager.
 
 src/manage.c::
 Looks at existing or new windows and decides whether to manage them. If so, it
 reparents the window and inserts it into our data structures.
 
-src/resize.c::
-Contains the functions to resize columns/rows in the table.
+src/match.c::
+A "match" is a data structure which acts like a mask or expression to match
+certain windows or not. For example, when using commands, you can specify a
+command like this: [title="*Firefox*"] kill. The title member of the match
+data structure will then be filled and i3 will check each window using
+match_matches_window() to find the windows affected by this command.
+
+src/move.c::
+Contains code to move a container in a specific direction.
+
+src/output.c::
+Functions to handle CT_OUTPUT cons.
+
+src/randr.c::
+The RandR API is used to get (and re-query) the configured outputs (monitors,
+…).
+
+src/render.c::
+Renders the tree data structure by assigning coordinates to every node. These
+values will later be pushed to X11 in +src/x.c+.
 
 src/resize.c::
-Contains the functions to resize columns/rows in the table.
+Contains the functions to resize containers.
+
+src/sighandler.c::
+Handles +SIGSEGV+, +SIGABRT+ and +SIGFPE+ by showing a dialog that i3 crashed.
+You can chose to let it dump core, to restart it in-place or to restart it
+in-place but forget about the layout.
 
-src/table.c::
-Manages the most important internal data structure, the design table.
+src/tree.c::
+Contains functions which open or close containers in the tree, change focus or
+cleanup ("flatten") the tree. See also +src/move.c+ for another similar
+function, which was moved into its own file because it is so long.
 
 src/util.c::
 Contains useful functions which are not really dependant on anything.
 
+src/window.c::
+Handlers to update X11 window properties like +WM_CLASS+, +_NET_WM_NAME+,
++CLIENT_LEADER+, etc.
+
 src/workspace.c::
 Contains all functions related to workspaces (displaying, hiding, renaming…)
 
+src/x.c::
+Transfers our in-memory tree (see +src/render.c+) to X11.
+
 src/xcb.c::
 Contains wrappers to use xcb more easily.
 
+src/xcursor.c::
+XCursor functions (for cursor themes).
+
 src/xinerama.c::
-(Re-)initializes the available screens and converts them to virtual screens
-(see below).
+Legacy support for Xinerama. See +src/randr.c+ for the preferred API.
 
 == Data structures
 
+
 See include/data.h for documented data structures. The most important ones are
 explained right here.
 
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+// TODO: update image
+
 image:bigpicture.png[The Big Picture]
 
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
 So, the hierarchy is:
 
-. *Virtual screens* (Screen 0 in this example)
-. *Workspaces* (Workspace 1 in this example)
-. *Table* (There can only be one table per Workspace)
-. *Container* (left and right in this example)
-. *Client* (The two clients in the left container)
+. *X11 root window*, the root container
+. *Output container* (LVDS1 in this example)
+. *Content container* (there are also containers for dock windows)
+. *Workspaces* (Workspace 1 in this example, with horizontal orientation)
+. *Split container* (vertically split)
+. *X11 window containers*
+
+The data type is +Con+, in all cases.
 
-=== Virtual screens
+=== X11 root window
 
-A virtual screen (type `i3Screen`) is generated from the connected screens
-obtained through Xinerama. The difference to the raw Xinerama monitors as seen
-when using +xrandr(1)+ is that it falls back to the lowest common resolution of
-the logical screens.
+The X11 root window is a single window per X11 display (a display is identified
+by +:0+ or +:1+ etc.). The root window is what you draw your background image
+on. It spans all the available outputs, e.g. +VGA1+ is a specific part of the
+root window and +LVDS1+ is a specific part of the root window.
 
-For example, if your notebook has 1280x800 and you connect a video projector
-with 1024x768, set up in clone mode (+xrandr \--output VGA \--mode 1024x768
-\--same-as LVDS+), i3 will have one virtual screen.
+=== Output container
 
-However, if you configure it using +xrandr \--output VGA \--mode 1024x768
-\--right-of LVDS+, i3 will generate two virtual screens. For each virtual
-screen, a new workspace will be assigned. New workspaces are created on the
-screen you are currently on.
+Every active output obtained through RandR is represented by one output
+container. Outputs are considered active when a mode is configured (meaning
+something is actually displayed on the output) and the output is not a clone.
+
+For example, if your notebook has a screen resolution of 1280x800 px and you
+connect a video projector with a resolution of 1024x768 px, set it up in clone
+mode (+xrandr \--output VGA1 \--mode 1024x768 \--same-as LVDS1+), i3 will
+reduce the resolution to the lowest common resolution and disable one of the
+cloned outputs afterwards.
+
+However, if you configure it using +xrandr \--output VGA1 \--mode 1024x768
+\--right-of LVDS1+, i3 will set both outputs active. For each output, a new
+workspace will be assigned. New workspaces are created on the output you are
+currently on.
+
+=== Content container
+
+Each output has multiple children. Two of them are dock containers which hold
+dock clients. The other one is the content container, which holds the actual
+content (workspaces) of this output.
 
 === Workspace
 
-A workspace is identified by its number. Basically, you could think of
-workspaces as different desks in your bureau, if you like the desktop
-methaphor. They just contain different sets of windows and are completely
+A workspace is identified by its name. Basically, you could think of
+workspaces as different desks in your office, if you like the desktop
+metaphor. They just contain different sets of windows and are completely
 separate of each other. Other window managers also call this ``Virtual
 desktops''.
 
-=== The layout table
-
-Each workspace has a table, which is just a two-dimensional dynamic array
-containing Containers (see below). This table grows and shrinks as you need it
-(by moving windows to the right you can create a new column in the table, by
-moving them to the bottom you create a new row).
+=== Split container
 
-=== Container
+A split container is a container which holds an arbitrary amount of split
+containers or X11 window containers. It has an orientation (horizontal or
+vertical) and a layout.
 
-A container is the content of a table’s cell. It holds an arbitrary amount of
-windows and has a specific layout (default layout or stack layout). Containers
-can consume multiple table cells by modifying their colspan/rowspan attribute.
+Split containers (and X11 window containers, which are a subtype of split
+containers) can have different border styles.
 
-=== Client
+=== X11 window container
 
-A client is x11-speak for a window.
+An X11 window container holds exactly one X11 window. These are the leaf nodes
+of the layout tree, they cannot have any children.
 
 == List/queue macros
 
@@ -244,11 +289,11 @@ ensure that the operating system on which i3 is compiled has all the expected
 features, i3 comes with `include/queue.h`. On BSD systems, you can use man
 `queue(3)`. On Linux, you have to use google (or read the source).
 
-The lists used are `SLIST` (single linked lists), `CIRCLEQ` (circular
-queues) and TAILQ (tail queues). Usually, only forward traversal is necessary,
+The lists used are +SLIST+ (single linked lists), +CIRCLEQ+ (circular
+queues) and +TAILQ+ (tail queues). Usually, only forward traversal is necessary,
 so an `SLIST` works fine. If inserting elements at arbitrary positions or at
-the end of a list is necessary, a `TAILQ` is used instead. However, for the
-windows inside a container, a `CIRCLEQ` is necessary to go from the currently
+the end of a list is necessary, a +TAILQ+ is used instead. However, for the
+windows inside a container, a +CIRCLEQ+ is necessary to go from the currently
 selected window to the window above/below.
 
 == Naming conventions
@@ -258,14 +303,14 @@ should be chosen for those:
 
  * ``conn'' is the xcb_connection_t
  * ``event'' is the event of the particular type
- * ``container'' names a container
- * ``client'' names a client, for example when using a +CIRCLEQ_FOREACH+
+ * ``con'' names a container
+ * ``current'' is a loop variable when using +TAILQ_FOREACH+ etc.
 
 == Startup (src/mainx.c, main())
 
  * Establish the xcb connection
- * Check for XKB extension on the separate X connection
- * Check for Xinerama screens
+ * Check for XKB extension on the separate X connection, load Xcursor
+ * Check for RandR screens (with a fall-back to Xinerama)
  * Grab the keycodes for which bindings exist
  * Manage all existing windows
  * Enter the event loop
@@ -290,7 +335,7 @@ So, why do we need to grab keycodes actively? Because X does not set the
 state-property of keypress/keyrelease events properly. The Mode_switch bit is
 not set and we need to get it using XkbGetState. This means we cannot pass X
 our combination of modifiers containing Mode_switch when grabbing the key and
-therefore need to grab the keycode itself without any modiffiers. This means,
+therefore need to grab the keycode itself without any modifiers. This means,
 if you bind Mode_switch + keycode 38 ("a"), i3 will grab keycode 38 ("a") and
 check on each press of "a" if the Mode_switch bit is set using XKB. If yes, it
 will handle the event, if not, it will replay the event.
@@ -303,9 +348,10 @@ the correct state.
 Then, it looks through all bindings and gets the one which matches the received
 event.
 
-The bound command is parsed directly in command mode.
+The bound command is parsed by the cmdparse lexer/parser, see +parse_cmd+ in
++src/cmdparse.y+.
 
-== Manage windows (src/mainx.c, manage_window() and reparent_window())
+== Manage windows (src/main.c, manage_window() and reparent_window())
 
 `manage_window()` does some checks to decide whether the window should be
 managed at all:
@@ -325,8 +371,9 @@ After reparenting, the window type (`_NET_WM_WINDOW_TYPE`) is checked to see
 whether this window is a dock (`_NET_WM_WINDOW_TYPE_DOCK`), like dzen2 for
 example. Docks are handled differently, they don’t have decorations and are not
 assigned to a specific container. Instead, they are positioned at the bottom
-of the screen. To get the height which needsd to be reserved for the window,
-the `_NET_WM_STRUT_PARTIAL` property is used.
+or top of the screen (in the appropriate dock area containers). To get the
+height which needs to be reserved for the window, the `_NET_WM_STRUT_PARTIAL`
+property is used.
 
 Furthermore, the list of assignments (to other workspaces, which may be on
 other screens) is checked. If the window matches one of the user’s criteria,
@@ -339,14 +386,14 @@ i3 does not care for applications. All it notices is when new windows are
 mapped (see `src/handlers.c`, `handle_map_request()`). The window is then
 reparented (see section "Manage windows").
 
-After reparenting the window, `render_layout()` is called which renders the
+After reparenting the window, `render_tree()` is called which renders the
 internal layout table. The new window has been placed in the currently focused
 container and therefore the new window and the old windows (if any) need to be
-moved/resized so that the currently active layout (default mode/stacking mode)
+moved/resized so that the currently active layout (default/stacking/tabbed mode)
 is rendered correctly. To move/resize windows, a window is ``configured'' in
 X11-speak.
 
-Some applications, such as MPlayer obivously assume the window manager is
+Some applications, such as MPlayer obviously assume the window manager is
 stupid and try to configure their windows by themselves. This generates an
 event called configurerequest. i3 handles these events and tells the window the
 size it had before the configurerequest (with the exception of not yet mapped
@@ -376,7 +423,7 @@ characters (every special character contained in your font).
 
 == Size hints
 
-Size hints specify the minimum/maximum size for a given window aswell as its
+Size hints specify the minimum/maximum size for a given window as well as its
 aspect ratio.  This is important for clients like mplayer, who only set the
 aspect ratio and resize their window to be as small as possible (but only with
 some video outputs, for example in Xv, while when using x11, mplayer does the
@@ -388,55 +435,218 @@ src/layout.c, function resize_client().
 
 == Rendering (src/layout.c, render_layout() and render_container())
 
-There are several entry points to rendering: `render_layout()`,
-`render_workspace()` and `render_container()`. The former one calls
-`render_workspace()` for every screen, which in turn will call
-`render_container()` for every container inside its layout table. Therefore, if
-you need to render only a single container, for example because a window was
-removed, added or changed its title, you should directly call
-render_container().
+Rendering in i3 version 4 is the step which assigns the correct sizes for
+borders, decoration windows, child windows and the stacking order of all
+windows. In a separate step (+x_push_changes()+), these changes are pushed to
+X11.
 
-Rendering consists of two steps: In the first one, in `render_workspace()`, each
-container gets its position (screen offset + offset in the table) and size
-(container's width times colspan/rowspan). Then, `render_container()` is called,
-which takes different approaches, depending on the mode the container is in:
+Keep in mind that all these properties (+rect+, +window_rect+ and +deco_rect+)
+are temporary, meaning they will be overwritten by calling +render_con+.
+Persistent position/size information is kept in +geometry+.
 
-=== Common parts
+The entry point for every rendering operation (except for the case of moving
+floating windows around) currently is +tree_render()+ which will re-render
+everything that’s necessary (for every output, only the currently displayed
+workspace is rendered). This behavior is expected to change in the future,
+since for a lot of updates, re-rendering everything is not actually necessary.
+Focus was on getting it working correct, not getting it work very fast.
 
-On the frame (the window which was created around the client’s window for the
-decorations), a black rectangle is drawn as a background for windows like
-MPlayer, which do not completely fit into the frame.
+What +tree_render()+ actually does is calling +render_con()+ on the root
+container and then pushing the changes to X11. The following sections talk
+about the different rendering steps, in the order of "top of the tree" (root
+container) to the bottom.
 
-=== Default mode
+=== Rendering the root container
 
-Each clients gets the container’s width and an equal amount of height.
+The i3 root container (`con->type == CT_ROOT`) represents the X11 root window.
+It contains one child container for every output (like LVDS1, VGA1, …), which
+is available on your computer.
 
-=== Stack mode
+Rendering the root will first render all tiling windows and then all floating
+windows. This is necessary because a floating window can be positioned in such
+a way that it is visible on two different outputs. Therefore, by first
+rendering all the tiling windows (of all outputs), we make sure that floating
+windows can never be obscured by tiling windows.
 
-In stack mode, a window containing the decorations of all windows inside the
-container is placed at the top. The currently focused window is then given the
-whole remaining space.
+Essentially, though, this code path will just call +render_con()+ for every
+output and +x_raise_con(); render_con()+ for every floating window.
 
-=== Tabbed mode
+In the special case of having a "global fullscreen" window (fullscreen mode
+spanning all outputs), a shortcut is taken and +x_raise_con(); render_con()+ is
+only called for the global fullscreen window.
 
-Tabbed mode is like stack mode, except that the window decorations are drawn
-in one single line at the top of the container.
+=== Rendering an output
 
-=== Window decorations
+Output containers (`con->layout == L_OUTPUT`) represent a hardware output like
+LVDS1, VGA1, etc. An output container has three children (at the moment): One
+content container (having workspaces as children) and the top/bottom dock area
+containers.
 
-The window decorations consist of a rectangle in the appropriate color (depends
-on whether this window is the currently focused one, the last focused one in a
-not focused container or not focused at all) forming the background.
-Afterwards, two lighter lines are drawn and the last step is drawing the
-window’s title (see WM_NAME) onto it.
+The rendering happens in the function +render_l_output()+ in the following
+steps:
 
-=== Fullscreen windows
+1. Find the content container (`con->type == CT_CON`)
+2. Get the currently visible workspace (+con_get_fullscreen_con(content,
+   CF_OUTPUT)+).
+3. If there is a fullscreened window on that workspace, directly render it and
+   return, thus ignoring the dock areas.
+4. Sum up the space used by all the dock windows (they have a variable height
+   only).
+5. Set the workspace rects (x/y/width/height) based on the position of the
+   output (stored in `con->rect`) and the usable space
+   (`con->rect.{width,height}` without the space used for dock windows).
+6. Recursively raise and render the output’s child containers (meaning dock
+   area containers and the content container).
+
+=== Rendering a workspace or split container
+
+From here on, there really is no difference anymore. All containers are of
+`con->type == CT_CON` (whether workspace or split container) and some of them
+have a `con->window`, meaning they represent an actual window instead of a
+split container.
+
+==== Default layout
+
+In default layout, containers are placed horizontally or vertically next to
+each other (depending on the `con->orientation`). If a child is a leaf node (as
+opposed to a split container) and has border style "normal", appropriate space
+will be reserved for its window decoration.
+
+==== Stacked layout
+
+In stacked layout, only the focused window is actually shown (this is achieved
+by calling +x_raise_con()+ in reverse focus order at the end of +render_con()+).
+
+The available space for the focused window is the size of the container minus
+the height of the window decoration for all windows inside this stacked
+container.
+
+If border style is "1pixel" or "none", no window decoration height will be
+reserved (or displayed later on), unless there is more than one window inside
+the stacked container.
+
+==== Tabbed layout
+
+Tabbed layout works precisely like stacked layout, but the window decoration
+position/size is different: They are placed next to each other on a single line
+(fixed height).
+
+==== Dock area layout
+
+This is a special case. Users cannot chose the dock area layout, but it will be
+set for the dock area containers. In the dockarea layout (at the moment!),
+windows will be placed above each other.
+
+=== Rendering a window
+
+A window’s size and position will be determined in the following way:
+
+1. Subtract the border if border style is not "none" (but "normal" or "1pixel").
+2. Subtract the X11 border, if the window has an X11 border > 0.
+3. Obey the aspect ratio of the window (think MPlayer).
+4. Obey the height- and width-increments of the window (think terminal emulator
+   which can only be resized in one-line or one-character steps).
+
+== Pushing updates to X11 / Drawing
+
+A big problem with i3 before version 4 was that we just sent requests to X11
+anywhere in the source code. This was bad because nobody could understand the
+entirety of our interaction with X11, it lead to subtle bugs and a lot of edge
+cases which we had to consider all over again.
+
+Therefore, since version 4, we have a single file, +src/x.c+, which is
+responsible for repeatedly transferring parts of our tree datastructure to X11.
+
++src/x.c+ consists of multiple parts:
+
+1. The state pushing: +x_push_changes()+, which calls +x_push_node()+.
+2. State modification functions: +x_con_init+, +x_reinit+,
+   +x_reparent_child+, +x_move_win+, +x_con_kill+, +x_raise_con+, +x_set_name+
+   and +x_set_warp_to+.
+3. Expose event handling (drawing decorations): +x_deco_recurse()+ and
+   +x_draw_decoration()+.
+
+=== Pushing state to X11
+
+In general, the function +x_push_changes+ should be called to push state
+changes. Only when the scope of the state change is clearly defined (for
+example only the title of a window) and its impact is known beforehand, one can
+optimize this and call +x_push_node+ on the appropriate con directly.
+
++x_push_changes+ works in the following steps:
+
+1. Clear the eventmask for all mapped windows. This leads to not getting
+   useless ConfigureNotify or EnterNotify events which are caused by our
+   requests. In general, we only want to handle user input.
+2. Stack windows above each other, in reverse stack order (starting with the
+   most obscured/bottom window). This is relevant for floating windows which
+   can overlap each other, but also for tiling windows in stacked or tabbed
+   containers. We also update the +_NET_CLIENT_LIST_STACKING+ hint which is
+   necessary for tab drag and drop in Chromium.
+3. +x_push_node+ will be called for the root container, recursively calling
+   itself for the container’s children. This function actually pushes the
+   state, see the next paragraph.
+4. If the pointer needs to be warped to a different position (for example when
+   changing focus to a differnt output), it will be warped now.
+5. The eventmask is restored for all mapped windows.
+6. Window decorations will be rendered by calling +x_deco_recurse+ on the root
+   container, which then recursively calls itself for the children.
+7. If the input focus needs to be changed (because the user focused a different
+   window), it will be updated now.
+8. +x_push_node_unmaps+ will be called for the root container. This function
+   only pushes UnmapWindow requests. Separating the state pushing is necessary
+   to handle fullscreen windows (and workspace switches) in a smooth fashion:
+   The newly visible windows should be visible before the old windows are
+   unmapped.
 
-For fullscreen windows, the `rect` (x, y, width, height) is not changed to
-allow the client to easily go back to its previous position. Instead,
-fullscreen windows are skipped when rendering.
-
-=== Resizing containers
++x_push_node+ works in the following steps:
+
+1. Update the window’s +WM_NAME+, if changed (the +WM_NAME+ is set on i3
+   containers mainly for debugging purposes).
+2. Reparents a child window into the i3 container if the container was created
+   for a specific managed window.
+3. If the size/position of the i3 container changed (due to opening a new
+   window or switching layouts for example), the window will be reconfigured.
+   Also, the pixmap which is used to draw the window decoration/border on is
+   reconfigured (pixmaps are size-dependent).
+4. Size/position for the child window is adjusted.
+5. The i3 container is mapped if it should be visible and was not yet mapped.
+   When mapping, +WM_STATE+ is set to +WM_STATE_NORMAL+. Also, the eventmask of
+   the child window is updated and the i3 container’s contents are copied from
+   the pixmap.
+6. +x_push_node+ is called recursively for all children of the current
+   container.
+
++x_push_node_unmaps+ handles the remaining case of an i3 container being
+unmapped if it should not be visible anymore. +WM_STATE+ will be set to
++WM_STATE_WITHDRAWN+.
+
+
+=== Drawing window decorations/borders/backgrounds
+
++x_draw_decoration+ draws window decorations. It is run for every leaf
+container (representing an actual X11 window) and for every non-leaf container
+which is in a stacked/tabbed container (because stacked/tabbed containers
+display a window decoration for split containers, which at the moment just says
+"another container").
+
+Then, parameters are collected to be able to determine whether this decoration
+drawing is actually necessary or was already done. This saves a substantial
+number of redraws (depending on your workload, but far over 50%).
+
+Assuming that we need to draw this decoration, we start by filling the empty
+space around the child window (think of MPlayer with a specific aspect ratio)
+in the user-configured client background color.
+
+Afterwards, we draw the appropriate border (in case of border styles "normal"
+and "1pixel") and the top bar (in case of border style "normal").
+
+The last step is drawing the window title on the top bar.
+
+
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+== Resizing containers
 
 By clicking and dragging the border of a container, you can resize the whole
 column (respectively row) which this container is in. This is necessary to keep
@@ -449,10 +659,10 @@ floating windows:
   (+grabwin+)
 * Another window, 2px width and as high as your screen (or vice versa for
   horizontal resizing) is created. Its background color is the border color and
-  it is only there to signalize the user how big the container will be (it
+  it is only there to inform the user how big the container will be (it
   creates the impression of dragging the border out of the container).
 * The +drag_pointer+ function of +src/floating.c+ is called to grab the pointer
-  and enter an own event loop which will pass all events (expose events) but
+  and enter its own event loop which will pass all events (expose events) but
   motion notify events. This function then calls the specified callback
   (+resize_callback+) which does some boundary checking and moves the helper
   window. As soon as the mouse button is released, this loop will be
@@ -460,30 +670,265 @@ floating windows:
 * The new width_factor for each involved column (respectively row) will be
   calculated.
 
-== User commands / commandmode (src/commands.c)
+/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+== User commands (parser-specs/commands.spec)
+
+In the configuration file and when using i3 interactively (with +i3-msg+, for
+example), you use commands to make i3 do things, like focus a different window,
+set a window to fullscreen, and so on. An example command is +floating enable+,
+which enables floating mode for the currently focused window. See the
+appropriate section in the link:userguide.html[User’s Guide] for a reference of
+all commands.
+
+In earlier versions of i3, interpreting these commands was done using lex and
+yacc, but experience has shown that lex and yacc are not well suited for our
+command language. Therefore, starting from version 4.2, we use a custom parser
+for user commands (not yet for the configuration file).
+The input specification for this parser can be found in the file
++parser-specs/commands.spec+. Should you happen to use Vim as an editor, use
+:source parser-specs/highlighting.vim to get syntax highlighting for this file
+(highlighting files for other editors are welcome).
+
+.Excerpt from commands.spec
+-----------------------------------------------------------------------
+state INITIAL:
+  '[' -> call cmd_criteria_init(); CRITERIA
+  'move' -> MOVE
+  'exec' -> EXEC
+  'workspace' -> WORKSPACE
+  'exit' -> call cmd_exit()
+  'restart' -> call cmd_restart()
+  'reload' -> call cmd_reload()
+-----------------------------------------------------------------------
+
+The input specification is written in an extremely simple format. The
+specification is then converted into C code by the Perl script
+generate-commands-parser.pl (the output file names begin with GENERATED and the
+files are stored in the +include+ directory). The parser implementation
++src/commands_parser.c+ includes the generated C code at compile-time.
+
+The above excerpt from commands.spec illustrates nearly all features of our
+specification format: You describe different states and what can happen within
+each state. State names are all-caps; the state in the above excerpt is called
+INITIAL. A list of tokens and their actions (separated by an ASCII arrow)
+follows. In the excerpt, all tokens are literals, that is, simple text strings
+which will be compared with the input. An action is either the name of a state
+in which the parser will transition into, or the keyword 'call', followed by
+the name of a function (and optionally a state).
+
+=== Example: The WORKSPACE state
+
+Let’s have a look at the WORKSPACE state, which is a good example of all
+features. This is its definition:
+
+.WORKSPACE state (commands.spec)
+----------------------------------------------------------------
+# workspace next|prev|next_on_output|prev_on_output
+# workspace back_and_forth
+# workspace <name>
+state WORKSPACE:
+  direction = 'next_on_output', 'prev_on_output', 'next', 'prev'
+      -> call cmd_workspace($direction)
+  'back_and_forth'
+      -> call cmd_workspace_back_and_forth()
+  workspace = string
+      -> call cmd_workspace_name($workspace)
+----------------------------------------------------------------
+
+As you can see from the commands, there are multiple different valid variants
+of the workspace command:
+
+workspace <direction>::
+       The word 'workspace' can be followed by any of the tokens 'next',
+       'prev', 'next_on_output' or 'prev_on_output'. This command will
+       switch to the next or previous workspace (optionally on the same
+       output). +
+       There is one function called +cmd_workspace+, which is defined
+       in +src/commands.c+. It will handle this kind of command. To know which
+       direction was specified, the direction token is stored on the stack
+       with the name "direction", which is what the "direction = " means in
+       the beginning. +
+
+NOTE: Note that you can specify multiple literals in the same line. This has
+       exactly the same effect as if you specified `direction =
+       'next_on_output' -> call cmd_workspace($direction)` and so forth. +
+
+NOTE: Also note that the order of literals is important here: If 'next' were
+       ordered before 'next_on_output', then 'next_on_output' would never
+       match.
+
+workspace back_and_forth::
+       This is a very simple case: When the literal 'back_and_forth' is found
+       in the input, the function +cmd_workspace_back_and_forth+ will be
+       called without parameters and the parser will return to the INITIAL
+       state (since no other state was specified).
+workspace <name>::
+       In this case, the workspace command is followed by an arbitrary string,
+       possibly in quotes, for example "workspace 3" or "workspace bleh". +
+       This is the first time that the token is actually not a literal (not in
+       single quotes), but just called string. Other possible tokens are word
+       (the same as string, but stops matching at a whitespace) and end
+       (matches the end of the input).
+
+=== Introducing a new command
+
+The following steps have to be taken in order to properly introduce a new
+command (or possibly extend an existing command):
+
+1. Define a function beginning with +cmd_+ in the file +src/commands.c+. Copy
+   the prototype of an existing function.
+2. After adding a comment on what the function does, copy the comment and
+   function definition to +include/commands.h+. Make the comment in the header
+   file use double asterisks to make doxygen pick it up.
+3. Write a test case (or extend an existing test case) for your feature, see
+   link:testsuite.html[i3 testsuite]. For now, it is sufficient to simply call
+   your command in all the various possible ways.
+4. Extend the parser specification in +parser-specs/commands.spec+. Run the
+   testsuite and see if your new function gets called with the appropriate
+   arguments for the appropriate input.
+5. Actually implement the feature.
+6. Document the feature in the link:userguide.html[User’s Guide].
+
+== Moving containers
+
+The movement code is pretty delicate. You need to consider all cases before
+making any changes or before being able to fully understand how it works.
+
+=== Case 1: Moving inside the same container
+
+The reference layout for this case is a single workspace in horizontal
+orientation with two containers on it. Focus is on the left container (1).
+
+
+[width="15%",cols="^,^"]
+|========
+| 1 | 2
+|========
+
+When moving the left window to the right (command +move right+), tree_move will
+look for a container with horizontal orientation and finds the parent of the
+left container, that is, the workspace. Afterwards, it runs the code branch
+commented with "the easy case": it calls TAILQ_NEXT to get the container right
+of the current one and swaps both containers.
+
+=== Case 2: Move a container into a split container
+
+The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
+containers. The right container is a v-split with two containers. Focus is on
+the left container (1).
+
+[width="15%",cols="^,^"]
+|========
+1.2+^.^| 1 | 2
+| 3
+|========
+
+When moving to the right (command +move right+), i3 will work like in case 1
+("the easy case"). However, as the right container is not a leaf container, but
+a v-split, the left container (1) will be inserted at the right position (below
+2, assuming that 2 is focused inside the v-split) by calling +insert_con_into+.
+
++insert_con_into+ detaches the container from its parent and inserts it
+before/after the given target container. Afterwards, the on_remove_child
+callback is called on the old parent container which will then be closed, if
+empty.
+
+Afterwards, +con_focus+ will be called to fix the focus stack and the tree will
+be flattened.
+
+=== Case 3: Moving to non-existant top/bottom
+
+Like in case 1, the reference layout for this case is a single workspace in
+horizontal orientation with two containers on it. Focus is on the left
+container:
+
+[width="15%",cols="^,^"]
+|========
+| 1 | 2
+|========
+
+This time however, the command is +move up+ or +move down+. tree_move will look
+for a container with vertical orientation. As it will not find any,
++same_orientation+ is NULL and therefore i3 will perform a forced orientation
+change on the workspace by creating a new h-split container, moving the
+workspace contents into it and then changing the workspace orientation to
+vertical. Now it will again search for parent containers with vertical
+orientation and it will find the workspace.
+
+This time, the easy case code path will not be run as we are not moving inside
+the same container. Instead, +insert_con_into+ will be called with the focused
+container and the container above/below the current one (on the level of
++same_orientation+).
+
+Now, +con_focus+ will be called to fix the focus stack and the tree will be
+flattened.
+
+=== Case 4: Moving to existant top/bottom
+
+The reference layout for this case is a vertical workspace with two containers.
+The bottom one is a h-split containing two containers (1 and 2). Focus is on
+the bottom left container (1).
+
+[width="15%",cols="^,^"]
+|========
+2+| 3
+| 1 | 2
+|========
+
+This case is very much like case 3, only this time the forced workspace
+orientation change does not need to be performed because the workspace already
+is in vertical orientation.
+
+=== Case 5: Moving in one-child h-split
+
+The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
+containers having a v-split on the left side with a one-child h-split on the
+bottom. Focus is on the bottom left container (2(h)):
+
+[width="15%",cols="^,^"]
+|========
+| 1 1.2+^.^| 3
+| 2(h)
+|========
+
+In this case, +same_orientation+ will be set to the h-split container around
+the focused container. However, when trying the easy case, the next/previous
+container +swap+ will be NULL. Therefore, i3 will search again for a
++same_orientation+ container, this time starting from the parent of the h-split
+container.
+
+After determining a new +same_orientation+ container (if it is NULL, the
+orientation will be force-changed), this case is equivalent to case 2 or case
+4.
+
+
+=== Case 6: Floating containers
 
-Like in vim, you can control i3 using commands. They are intended to be a
-powerful alternative to lots of shortcuts, because they can be combined. There
-are a few special commands, which are the following:
+The reference layout for this case is a horizontal workspace with two
+containers plus one floating h-split container. Focus is on the floating
+container.
 
-exec <command>::
-Starts the given command by passing it to `/bin/sh`.
+TODO: nice illustration. table not possible?
 
-restart::
-Restarts i3 by executing `argv[0]` (the path with which you started i3) without
-forking.
+When moving up/down, the container needs to leave the floating container and it
+needs to be placed on the workspace (at workspace level). This is accomplished
+by calling the function +attach_to_workspace+.
 
-w::
-"With". This is used to select a bunch of windows. Currently, only selecting
-the whole container in which the window is in, is supported by specifying "w".
+== Click handling
 
-f, s, d::
-Toggle fullscreen, stacking, default mode for the current window/container.
+Without much ado, here is the list of cases which need to be considered:
 
-The other commands are to be combined with a direction. The directions are h,
-j, k and l, like in vim (h = left, j = down, k = up, l = right). When you just
-specify the direction keys, i3 will move the focus in that direction. You can
-provide "m" or "s" before the direction to move a window respectively or snap.
+* click to focus (tiling + floating) and raise (floating)
+* click to focus/raise when in stacked/tabbed mode
+* floating_modifier + left mouse button to drag a floating con
+* floating_modifier + right mouse button to resize a floating con
+* click on decoration in a floating con to either initiate a resize (if there
+  is more than one child in the floating con) or to drag the
+  floating con (if it’s the one at the top).
+* click on border in a floating con to resize the floating con
+* floating_modifier + right mouse button to resize a tiling con
+* click on border/decoration to resize a tiling con
 
 == Gotchas
 
@@ -499,14 +944,14 @@ http://git-scm.com/documentation
 
 When you want to send a patch because you fixed a bug or implemented a cool
 feature (please talk to us before working on features to see whether they are
-maybe already implemented, not possible because of some reason or don’t fit
+maybe already implemented, not possible for some some reason, or don’t fit
 into the concept), please use git to create a patchfile.
 
 First of all, update your working copy to the latest version of the master
 branch:
 
 --------
-rit pull
+git pull
 --------
 
 Afterwards, make the necessary changes for your bugfix/feature. Then, review
@@ -521,4 +966,74 @@ apply to the branch, preserving your commit message and name:
 git format-patch origin
 -----------------------
 
-Just send us the generated file via mail.
+Just send us the generated file via email.
+
+== Thought experiments
+
+In this section, we collect thought experiments, so that we don’t forget our
+thoughts about specific topics. They are not necessary to get into hacking i3,
+but if you are interested in one of the topics they cover, you should read them
+before asking us why things are the way they are or why we don’t implement
+things.
+
+=== Using cgroups per workspace
+
+cgroups (control groups) are a linux-only feature which provides the ability to
+group multiple processes. For each group, you can individually set resource
+limits, like allowed memory usage. Furthermore, and more importantly for our
+purposes, they serve as a namespace, a label which you can attach to processes
+and their children.
+
+One interesting use for cgroups is having one cgroup per workspace (or
+container, doesn’t really matter). That way, you could set different priorities
+and have a workspace for important stuff (say, writing a LaTeX document or
+programming) and a workspace for unimportant background stuff (say,
+JDownloader). Both tasks can obviously consume a lot of I/O resources, but in
+this example it doesn’t really matter if JDownloader unpacks the download a
+minute earlier or not. However, your compiler should work as fast as possible.
+Having one cgroup per workspace, you would assign more resources to the
+programming workspace.
+
+Another interesting feature is that an inherent problem of the workspace
+concept could be solved by using cgroups: When starting an application on
+workspace 1, then switching to workspace 2, you will get the application’s
+window(s) on workspace 2 instead of the one you started it on. This is because
+the window manager does not have any mapping between the process it starts (or
+gets started in any way) and the window(s) which appear.
+
+Imagine for example using dmenu: The user starts dmenu by pressing Mod+d, dmenu
+gets started with PID 3390. The user then decides to launch Firefox, which
+takes a long time. So he enters firefox into dmenu and presses enter. Firefox
+gets started with PID 4001. When it finally finishes loading, it creates an X11
+window and uses MapWindow to make it visible. This is the first time i3
+actually gets in touch with Firefox. It decides to map the window, but it has
+no way of knowing that this window (even though it has the _NET_WM_PID property
+set to 4001) belongs to the dmenu the user started before.
+
+How do cgroups help with this? Well, when pressing Mod+d to launch dmenu, i3
+would create a new cgroup, let’s call it i3-3390-1. It launches dmenu in that
+cgroup, which gets PID 3390. As before, the user enters firefox and Firefox
+gets launched with PID 4001. This time, though, the Firefox process with PID
+4001 is *also* member of the cgroup i3-3390-1 (because fork()ing in a cgroup
+retains the cgroup property). Therefore, when mapping the window, i3 can look
+up in which cgroup the process is and can establish a mapping between the
+workspace and the window.
+
+There are multiple problems with this approach:
+
+. Every application has to properly set +_NET_WM_PID+. This is acceptable and
+  patches can be written for the few applications which don’t set the hint yet.
+. It does only work on Linux, since cgroups are a Linux-only feature. Again,
+  this is acceptable.
+. The main problem is that some applications create X11 windows completely
+  independent of UNIX processes. An example for this is Chromium (or
+  gnome-terminal), which, when being started a second time, communicates with
+  the first process and lets the first process open a new window. Therefore, if
+  you have a Chromium window on workspace 2 and you are currently working on
+  workspace 3, starting +chromium+ does not lead to the desired result (the
+  window will open on workspace 2).
+
+Therefore, my conclusion is that the only proper way of fixing the "window gets
+opened on the wrong workspace" problem is in the application itself. Most
+modern applications support freedesktop startup-notifications  which can be
+used for this.