*** empty log message ***
[emacs.git] / lispref / internals.texi
blob8e4ee5987d5239edb0b5c3908ec2cf2233058357
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1998, 1999
4 @c   Free Software Foundation, Inc. 
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @setfilename ../info/internals
7 @node GNU Emacs Internals, Standard Errors, Tips, Top
8 @comment  node-name,  next,  previous,  up
9 @appendix GNU Emacs Internals
11 This chapter describes how the runnable Emacs executable is dumped with
12 the preloaded Lisp libraries in it, how storage is allocated, and some
13 internal aspects of GNU Emacs that may be of interest to C programmers.
15 @menu
16 * Building Emacs::      How to the dumped Emacs is made.
17 * Pure Storage::        A kludge to make preloaded Lisp functions sharable.
18 * Garbage Collection::  Reclaiming space for Lisp objects no longer used.
19 * Memory Usage::        Info about total size of Lisp objects made so far.
20 * Writing Emacs Primitives::   Writing C code for Emacs.
21 * Object Internals::    Data formats of buffers, windows, processes.
22 @end menu
24 @node Building Emacs
25 @appendixsec Building Emacs
26 @cindex building Emacs
27 @pindex temacs
29   This section explains the steps involved in building the Emacs
30 executable.  You don't have to know this material to build and install
31 Emacs, since the makefiles do all these things automatically.  This
32 information is pertinent to Emacs maintenance.
34    Compilation of the C source files in the @file{src} directory
35 produces an executable file called @file{temacs}, also called a
36 @dfn{bare impure Emacs}.  It contains the Emacs Lisp interpreter and I/O
37 routines, but not the editing commands.
39 @cindex @file{loadup.el}
40   The command @w{@samp{temacs -l loadup}} uses @file{temacs} to create
41 the real runnable Emacs executable.  These arguments direct
42 @file{temacs} to evaluate the Lisp files specified in the file
43 @file{loadup.el}.  These files set up the normal Emacs editing
44 environment, resulting in an Emacs that is still impure but no longer
45 bare.
47   It takes a substantial time to load the standard Lisp files.  Luckily,
48 you don't have to do this each time you run Emacs; @file{temacs} can
49 dump out an executable program called @file{emacs} that has these files
50 preloaded.  @file{emacs} starts more quickly because it does not need to
51 load the files.  This is the Emacs executable that is normally
52 installed.
54   To create @file{emacs}, use the command @samp{temacs -batch -l loadup
55 dump}.  The purpose of @samp{-batch} here is to prevent @file{temacs}
56 from trying to initialize any of its data on the terminal; this ensures
57 that the tables of terminal information are empty in the dumped Emacs.
58 The argument @samp{dump} tells @file{loadup.el} to dump a new executable
59 named @file{emacs}.
61   Some operating systems don't support dumping.  On those systems, you
62 must start Emacs with the @samp{temacs -l loadup} command each time you
63 use it.  This takes a substantial time, but since you need to start
64 Emacs once a day at most---or once a week if you never log out---the
65 extra time is not too severe a problem.
67 @cindex @file{site-load.el}
69   You can specify additional files to preload by writing a library named
70 @file{site-load.el} that loads them.  You may need to add a definition
72 @example
73 #define SITELOAD_PURESIZE_EXTRA @var{n}
74 @end example
76 @noindent
77 to make @var{n} added bytes of pure space to hold the additional files.
78 (Try adding increments of 20000 until it is big enough.)  However, the
79 advantage of preloading additional files decreases as machines get
80 faster.  On modern machines, it is usually not advisable.
82   After @file{loadup.el} reads @file{site-load.el}, it finds the
83 documentation strings for primitive and preloaded functions (and
84 variables) in the file @file{etc/DOC} where they are stored, by calling
85 @code{Snarf-documentation} (@pxref{Accessing Documentation}).
87 @cindex @file{site-init.el}
88   You can specify other Lisp expressions to execute just before dumping
89 by putting them in a library named @file{site-init.el}.  This file is
90 executed after the documentation strings are found.
92   If you want to preload function or variable definitions, there are
93 three ways you can do this and make their documentation strings
94 accessible when you subsequently run Emacs:
96 @itemize @bullet
97 @item
98 Arrange to scan these files when producing the @file{etc/DOC} file,
99 and load them with @file{site-load.el}.
101 @item
102 Load the files with @file{site-init.el}, then copy the files into the
103 installation directory for Lisp files when you install Emacs.
105 @item
106 Specify a non-@code{nil} value for
107 @code{byte-compile-dynamic-docstrings} as a local variable in each of these
108 files, and load them with either @file{site-load.el} or
109 @file{site-init.el}.  (This method has the drawback that the
110 documentation strings take up space in Emacs all the time.)
111 @end itemize
113   It is not advisable to put anything in @file{site-load.el} or
114 @file{site-init.el} that would alter any of the features that users
115 expect in an ordinary unmodified Emacs.  If you feel you must override
116 normal features for your site, do it with @file{default.el}, so that
117 users can override your changes if they wish.  @xref{Startup Summary}.
119 @defun dump-emacs to-file from-file
120 @cindex unexec
121 This function dumps the current state of Emacs into an executable file
122 @var{to-file}.  It takes symbols from @var{from-file} (this is normally
123 the executable file @file{temacs}).
125 If you want to use this function in an Emacs that was already dumped,
126 you must run Emacs with @samp{-batch}.
127 @end defun
129 @node Pure Storage
130 @appendixsec Pure Storage
131 @cindex pure storage
133   Emacs Lisp uses two kinds of storage for user-created Lisp objects:
134 @dfn{normal storage} and @dfn{pure storage}.  Normal storage is where
135 all the new data created during an Emacs session are kept; see the
136 following section for information on normal storage.  Pure storage is
137 used for certain data in the preloaded standard Lisp files---data that
138 should never change during actual use of Emacs.
140   Pure storage is allocated only while @file{temacs} is loading the
141 standard preloaded Lisp libraries.  In the file @file{emacs}, it is
142 marked as read-only (on operating systems that permit this), so that
143 the memory space can be shared by all the Emacs jobs running on the
144 machine at once.  Pure storage is not expandable; a fixed amount is
145 allocated when Emacs is compiled, and if that is not sufficient for the
146 preloaded libraries, @file{temacs} crashes.  If that happens, you must
147 increase the compilation parameter @code{PURESIZE} in the file
148 @file{src/puresize.h}.  This normally won't happen unless you try to
149 preload additional libraries or add features to the standard ones.
151 @defun purecopy object
152 This function makes a copy in pure storage of @var{object}, and returns
153 it.  It copies a string by simply making a new string with the same
154 characters in pure storage.  It recursively copies the contents of
155 vectors and cons cells.  It does not make copies of other objects such
156 as symbols, but just returns them unchanged.  It signals an error if
157 asked to copy markers.
159 This function is a no-op except while Emacs is being built and dumped;
160 it is usually called only in the file @file{emacs/lisp/loaddefs.el}, but
161 a few packages call it just in case you decide to preload them.
162 @end defun
164 @defvar pure-bytes-used
165 The value of this variable is the number of bytes of pure storage
166 allocated so far.  Typically, in a dumped Emacs, this number is very
167 close to the total amount of pure storage available---if it were not,
168 we would preallocate less.
169 @end defvar
171 @defvar purify-flag
172 This variable determines whether @code{defun} should make a copy of the
173 function definition in pure storage.  If it is non-@code{nil}, then the
174 function definition is copied into pure storage.
176 This flag is @code{t} while loading all of the basic functions for
177 building Emacs initially (allowing those functions to be sharable and
178 non-collectible).  Dumping Emacs as an executable always writes
179 @code{nil} in this variable, regardless of the value it actually has
180 before and after dumping.
182 You should not change this flag in a running Emacs.
183 @end defvar
185 @node Garbage Collection
186 @appendixsec Garbage Collection
187 @cindex garbage collector
189 @cindex memory allocation
190   When a program creates a list or the user defines a new function (such
191 as by loading a library), that data is placed in normal storage.  If
192 normal storage runs low, then Emacs asks the operating system to
193 allocate more memory in blocks of 1k bytes.  Each block is used for one
194 type of Lisp object, so symbols, cons cells, markers, etc., are
195 segregated in distinct blocks in memory.  (Vectors, long strings,
196 buffers and certain other editing types, which are fairly large, are
197 allocated in individual blocks, one per object, while small strings are
198 packed into blocks of 8k bytes.)
200   It is quite common to use some storage for a while, then release it by
201 (for example) killing a buffer or deleting the last pointer to an
202 object.  Emacs provides a @dfn{garbage collector} to reclaim this
203 abandoned storage.  (This name is traditional, but ``garbage recycler''
204 might be a more intuitive metaphor for this facility.)
206   The garbage collector operates by finding and marking all Lisp objects
207 that are still accessible to Lisp programs.  To begin with, it assumes
208 all the symbols, their values and associated function definitions, and
209 any data presently on the stack, are accessible.  Any objects that can
210 be reached indirectly through other accessible objects are also
211 accessible.
213   When marking is finished, all objects still unmarked are garbage.  No
214 matter what the Lisp program or the user does, it is impossible to refer
215 to them, since there is no longer a way to reach them.  Their space
216 might as well be reused, since no one will miss them.  The second
217 (``sweep'') phase of the garbage collector arranges to reuse them.
219 @c ??? Maybe add something describing weak hash tables here?
221 @cindex free list
222   The sweep phase puts unused cons cells onto a @dfn{free list}
223 for future allocation; likewise for symbols and markers.  It compacts
224 the accessible strings so they occupy fewer 8k blocks; then it frees the
225 other 8k blocks.  Vectors, buffers, windows, and other large objects are
226 individually allocated and freed using @code{malloc} and @code{free}.
228 @cindex CL note---allocate more storage
229 @quotation
230 @b{Common Lisp note:} Unlike other Lisps, GNU Emacs Lisp does not
231 call the garbage collector when the free list is empty.  Instead, it
232 simply requests the operating system to allocate more storage, and
233 processing continues until @code{gc-cons-threshold} bytes have been
234 used.
236 This means that you can make sure that the garbage collector will not
237 run during a certain portion of a Lisp program by calling the garbage
238 collector explicitly just before it (provided that portion of the
239 program does not use so much space as to force a second garbage
240 collection).
241 @end quotation
243 @deffn Command garbage-collect
244 This command runs a garbage collection, and returns information on
245 the amount of space in use.  (Garbage collection can also occur
246 spontaneously if you use more than @code{gc-cons-threshold} bytes of
247 Lisp data since the previous garbage collection.)
249 @code{garbage-collect} returns a list containing the following
250 information:
252 @example
253 @group
254 ((@var{used-conses} . @var{free-conses})
255  (@var{used-syms} . @var{free-syms})
256 @end group
257  (@var{used-miscs} . @var{free-miscs})
258  @var{used-string-chars}
259  @var{used-vector-slots}
260  (@var{used-floats} . @var{free-floats})
261  (@var{used-intervals} . @var{free-intervals})
262  (@var{used-strings} . @var{free-strings}))
263 @end example
265 Here is an example:
267 @example
268 @group
269 (garbage-collect)
270      @result{} ((106886 . 13184) (9769 . 0)
271                 (7731 . 4651) 347543 121628
272                 (31 . 94) (1273 . 168)
273                 (25474 . 3569))
274 @end group
275 @end example
277 Here is a table explaining each element:
279 @table @var
280 @item used-conses
281 The number of cons cells in use.
283 @item free-conses
284 The number of cons cells for which space has been obtained from the
285 operating system, but that are not currently being used.
287 @item used-syms
288 The number of symbols in use.
290 @item free-syms
291 The number of symbols for which space has been obtained from the
292 operating system, but that are not currently being used.
294 @item used-miscs
295 The number of miscellaneous objects in use.  These include markers and
296 overlays, plus certain objects not visible to users.
298 @item free-miscs
299 The number of miscellaneous objects for which space has been obtained
300 from the operating system, but that are not currently being used.
302 @item used-string-chars
303 The total size of all strings, in characters.
305 @item used-vector-slots
306 The total number of elements of existing vectors.
308 @item used-floats
309 @c Emacs 19 feature
310 The number of floats in use.
312 @item free-floats
313 @c Emacs 19 feature
314 The number of floats for which space has been obtained from the
315 operating system, but that are not currently being used.
317 @item used-intervals
318 The number of intervals in use.  Intervals are an internal
319 data structure used for representing text properties.
321 @item free-intervals
322 The number of intervals for which space has been obtained
323 from the operating system, but that are not currently being used.
325 @item used-strings
326 The number of strings in use.
328 @item free-strings
329 The number of string headers for which the space was obtained from the
330 operating system, but which are currently not in use.  (A string
331 object consists of a header and the storage for the string text
332 itself; the latter is only allocated when the string is created.)
333 @end table
334 @end deffn
336 @defopt garbage-collection-messages
337 If this variable is non-@code{nil}, Emacs displays a message at the
338 beginning and end of garbage collection.  The default value is
339 @code{nil}, meaning there are no such messages.
340 @end defopt
342 @defopt gc-cons-threshold
343 The value of this variable is the number of bytes of storage that must
344 be allocated for Lisp objects after one garbage collection in order to
345 trigger another garbage collection.  A cons cell counts as eight bytes,
346 a string as one byte per character plus a few bytes of overhead, and so
347 on; space allocated to the contents of buffers does not count.  Note
348 that the subsequent garbage collection does not happen immediately when
349 the threshold is exhausted, but only the next time the Lisp evaluator is
350 called.
352 The initial threshold value is 400,000.  If you specify a larger
353 value, garbage collection will happen less often.  This reduces the
354 amount of time spent garbage collecting, but increases total memory use.
355 You may want to do this when running a program that creates lots of
356 Lisp data.
358 You can make collections more frequent by specifying a smaller value,
359 down to 10,000.  A value less than 10,000 will remain in effect only
360 until the subsequent garbage collection, at which time
361 @code{garbage-collect} will set the threshold back to 10,000.
362 @end defopt
364   The value return by @code{garbage-collect} describes the amount of
365 memory used by Lisp data, broken down by data type.  By contrast, the
366 function @code{memory-limit} provides information on the total amount of
367 memory Emacs is currently using.
369 @c Emacs 19 feature
370 @defun memory-limit
371 This function returns the address of the last byte Emacs has allocated,
372 divided by 1024.  We divide the value by 1024 to make sure it fits in a
373 Lisp integer.
375 You can use this to get a general idea of how your actions affect the
376 memory usage.
377 @end defun
379 @node Memory Usage
380 @section Memory Usage
382   These functions and variables give information about the total amount
383 of memory allocation that Emacs has done, broken down by data type.
384 Note the difference between these and the values returned by
385 @code{(garbage-collect)}; those count objects that currently exist, but
386 these count the number or size of all allocations, including those for
387 objects that have since been freed.
389 @defvar cons-cells-consed
390 The total number of cons cells that have been allocated so far
391 in this Emacs session.
392 @end defvar
394 @defvar floats-consed
395 The total number of floats that have been allocated so far
396 in this Emacs session.
397 @end defvar
399 @defvar vector-cells-consed
400 The total number of vector cells that have been allocated so far
401 in this Emacs session.
402 @end defvar
404 @defvar symbols-consed
405 The total number of symbols that have been allocated so far
406 in this Emacs session.
407 @end defvar
409 @defvar string-chars-consed
410 The total number of string characters that have been allocated so far
411 in this Emacs session.
412 @end defvar
414 @defvar misc-objects-consed
415 The total number of miscellaneous objects that have been allocated so
416 far in this Emacs session.  These include markers and overlays, plus
417 certain objects not visible to users.
418 @end defvar
420 @defvar intervals-consed
421 The total number of intervals that have been allocated so far
422 in this Emacs session.
423 @end defvar
425 @defvar strings-consed
426 The total number of strings that have been allocated so far in this
427 Emacs session.
428 @end defvar
430 @node Writing Emacs Primitives
431 @appendixsec Writing Emacs Primitives
432 @cindex primitive function internals
434   Lisp primitives are Lisp functions implemented in C.  The details of
435 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
436 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
437 to read the source, but we can explain some things here.
439   An example of a special form is the definition of @code{or}, from
440 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
441 appearance.)
443 @cindex garbage collection protection
444 @smallexample
445 @group
446 DEFUN ("or", For, Sor, 0, UNEVALLED, 0,
447   "Eval args until one of them yields non-nil; return that value.\n\
448 The remaining args are not evalled at all.\n\
449 @end group
450 @group
451 If all args return nil, return nil.")
452   (args)
453      Lisp_Object args;
455   register Lisp_Object val;
456   Lisp_Object args_left;
457   struct gcpro gcpro1;
458 @end group
460 @group
461   if (NILP (args))
462     return Qnil;
464   args_left = args;
465   GCPRO1 (args_left);
466 @end group
468 @group
469   do
470     @{
471       val = Feval (Fcar (args_left));
472       if (!NILP (val))
473         break;
474       args_left = Fcdr (args_left);
475     @}
476   while (!NILP (args_left));
477 @end group
479 @group
480   UNGCPRO;
481   return val;
483 @end group
484 @end smallexample
486   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
487 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
489 @example
490 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{sname}, @var{min}, @var{max}, @var{interactive}, @var{doc})
491 @end example
493 @table @var
494 @item lname
495 This is the name of the Lisp symbol to define as the function name; in
496 the example above, it is @code{or}.
498 @item fname
499 This is the C function name for this function.  This is
500 the name that is used in C code for calling the function.  The name is,
501 by convention, @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes
502 (@samp{-}) in the Lisp name changed to underscores.  Thus, to call this
503 function from C code, call @code{For}.  Remember that the arguments must
504 be of type @code{Lisp_Object}; various macros and functions for creating
505 values of type @code{Lisp_Object} are declared in the file
506 @file{lisp.h}.
508 @item sname
509 This is a C variable name to use for a structure that holds the data for
510 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
511 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
512 create the symbol and store the subr object as its definition.  By
513 convention, this name is always @var{fname} with @samp{F} replaced with
514 @samp{S}.
516 @item min
517 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
518 function @code{or} allows a minimum of zero arguments.
520 @item max
521 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
522 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
523 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
524 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
525 equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY} are
526 macros.  If @var{max} is a number, it may not be less than @var{min} and
527 it may not be greater than seven.
529 @item interactive
530 This is an interactive specification, a string such as might be used as
531 the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case of
532 @code{or}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{or} cannot be
533 called interactively.  A value of @code{""} indicates a function that
534 should receive no arguments when called interactively.
536 @item doc
537 This is the documentation string.  It is written just like a
538 documentation string for a function defined in Lisp, except you must
539 write @samp{\n\} at the end of each line.  In particular, the first line
540 should be a single sentence.
541 @end table
543   After the call to the @code{DEFUN} macro, you must write the argument
544 name list that every C function must have, followed by ordinary C
545 declarations for the arguments.  For a function with a fixed maximum
546 number of arguments, declare a C argument for each Lisp argument, and
547 give them all type @code{Lisp_Object}.  When a Lisp function has no
548 upper limit on the number of arguments, its implementation in C actually
549 receives exactly two arguments: the first is the number of Lisp
550 arguments, and the second is the address of a block containing their
551 values.  They have types @code{int} and @w{@code{Lisp_Object *}}.
553   Within the function @code{For} itself, note the use of the macros
554 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  @code{GCPRO1} is used to ``protect''
555 a variable from garbage collection---to inform the garbage collector that
556 it must look in that variable and regard its contents as an accessible
557 object.  This is necessary whenever you call @code{Feval} or anything
558 that can directly or indirectly call @code{Feval}.  At such a time, any
559 Lisp object that you intend to refer to again must be protected somehow.
560 @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that are
561 protected in the current function.  It is necessary to do this explicitly.
563   For most data types, it suffices to protect at least one pointer to
564 the object; as long as the object is not recycled, all pointers to it
565 remain valid.  This is not so for strings, because the garbage collector
566 can move them.  When the garbage collector moves a string, it relocates
567 all the pointers it knows about; any other pointers become invalid.
568 Therefore, you must protect all pointers to strings across any point
569 where garbage collection may be possible.
571   The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you want
572 to protect two, use @code{GCPRO2} instead; repeating @code{GCPRO1} will
573 not work.  Macros @code{GCPRO3} and @code{GCPRO4} also exist.
575   These macros implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you
576 must declare these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if
577 you use @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
578 Alas, we can't explain all the tricky details here.
580   You must not use C initializers for static or global variables unless
581 the variables are never written once Emacs is dumped.  These variables
582 with initializers are allocated in an area of memory that becomes
583 read-only (on certain operating systems) as a result of dumping Emacs.
584 @xref{Pure Storage}.
586   Do not use static variables within functions---place all static
587 variables at top level in the file.  This is necessary because Emacs on
588 some operating systems defines the keyword @code{static} as a null
589 macro.  (This definition is used because those systems put all variables
590 declared static in a place that becomes read-only after dumping, whether
591 they have initializers or not.)
593   Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
594 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive and
595 store a suitable subr object in its function cell.  The code looks like
596 this:
598 @example
599 defsubr (&@var{subr-structure-name});
600 @end example
602 @noindent
603 Here @var{subr-structure-name} is the name you used as the third
604 argument to @code{DEFUN}.
606   If you add a new primitive to a file that already has Lisp primitives
607 defined in it, find the function (near the end of the file) named
608 @code{syms_of_@var{something}}, and add the call to @code{defsubr}
609 there.  If the file doesn't have this function, or if you create a new
610 file, add to it a @code{syms_of_@var{filename}} (e.g.,
611 @code{syms_of_myfile}).  Then find the spot in @file{emacs.c} where all
612 of these functions are called, and add a call to
613 @code{syms_of_@var{filename}} there.
615 @vindex byte-boolean-vars
616   The function @code{syms_of_@var{filename}} is also the place to define
617 any C variables that are to be visible as Lisp variables.
618 @code{DEFVAR_LISP} makes a C variable of type @code{Lisp_Object} visible
619 in Lisp.  @code{DEFVAR_INT} makes a C variable of type @code{int}
620 visible in Lisp with a value that is always an integer.
621 @code{DEFVAR_BOOL} makes a C variable of type @code{int} visible in Lisp
622 with a value that is either @code{t} or @code{nil}.  Note that variables
623 defined with @code{DEFVAR_BOOL} are automatically added to the list
624 @code{byte-boolean-vars} used by the byte compiler.
626   If you define a file-scope C variable of type @code{Lisp_Object},
627 you must protect it from garbage-collection by calling @code{staticpro}
628 in @code{syms_of_@var{filename}}, like this:
630 @example
631 staticpro (&@var{variable});
632 @end example
634   Here is another example function, with more complicated arguments.
635 This comes from the code in @file{window.c}, and it demonstrates the use
636 of macros and functions to manipulate Lisp objects.
638 @smallexample
639 @group
640 DEFUN ("coordinates-in-window-p", Fcoordinates_in_window_p,
641   Scoordinates_in_window_p, 2, 2,
642   "xSpecify coordinate pair: \nXExpression which evals to window: ",
643   "Return non-nil if COORDINATES is in WINDOW.\n\  
644 COORDINATES is a cons of the form (X . Y), X and Y being distances\n\
646 @end group
647 @group
648 If they are on the border between WINDOW and its right sibling,\n\
649    `vertical-line' is returned.")
650   (coordinates, window)
651      register Lisp_Object coordinates, window;
653   int x, y;
654 @end group
656 @group
657   CHECK_LIVE_WINDOW (window, 0);
658   CHECK_CONS (coordinates, 1);
659   x = XINT (Fcar (coordinates));
660   y = XINT (Fcdr (coordinates));
661 @end group
663 @group
664   switch (coordinates_in_window (XWINDOW (window), &x, &y))
665     @{
666     case 0:                     /* NOT in window at all. */
667       return Qnil;
668 @end group
670 @group
671     case 1:                     /* In text part of window. */
672       return Fcons (make_number (x), make_number (y));
673 @end group
675 @group
676     case 2:                     /* In mode line of window. */
677       return Qmode_line;
678 @end group
680 @group
681     case 3:                     /* On right border of window.  */
682       return Qvertical_line;
683 @end group
685 @group
686     default:
687       abort ();
688     @}
690 @end group
691 @end smallexample
693   Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
694 in C.  The way to call a function written in Lisp is to use
695 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
696 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
697 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
698 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
699 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
700 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
701 protect pointers from garbage collection around the call to
702 @code{Ffuncall}.
704   The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
705 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
706 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
708   @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
709 @file{lisp.h} contains the definitions for some important macros and
710 functions.
712   If you define a function which is side-effect free, update the code in
713 @file{byte-opt.el} which binds @code{side-effect-free-fns} and
714 @code{side-effect-and-error-free-fns} to include it.  This will help the
715 optimizer.
717 @node Object Internals
718 @appendixsec Object Internals
719 @cindex object internals
721   GNU Emacs Lisp manipulates many different types of data.  The actual
722 data are stored in a heap and the only access that programs have to it
723 is through pointers.  Pointers are thirty-two bits wide in most
724 implementations.  Depending on the operating system and type of machine
725 for which you compile Emacs, twenty-eight bits are used to address the
726 object, and the remaining four bits are used for a GC mark bit and the
727 tag that identifies the object's type.
729   Because Lisp objects are represented as tagged pointers, it is always
730 possible to determine the Lisp data type of any object.  The C data type
731 @code{Lisp_Object} can hold any Lisp object of any data type.  Ordinary
732 variables have type @code{Lisp_Object}, which means they can hold any
733 type of Lisp value; you can determine the actual data type only at run
734 time.  The same is true for function arguments; if you want a function
735 to accept only a certain type of argument, you must check the type
736 explicitly using a suitable predicate (@pxref{Type Predicates}).
737 @cindex type checking internals
739 @menu
740 * Buffer Internals::    Components of a buffer structure.
741 * Window Internals::    Components of a window structure.
742 * Process Internals::   Components of a process structure.
743 @end menu
745 @node Buffer Internals
746 @appendixsubsec Buffer Internals
747 @cindex internals, of buffer
748 @cindex buffer internals
750   Buffers contain fields not directly accessible by the Lisp programmer.
751 We describe them here, naming them by the names used in the C code.
752 Many are accessible indirectly in Lisp programs via Lisp primitives.
754 Two structures are used to represent buffers in C.  The
755 @code{buffer_text} structure contains fields describing the text of a
756 buffer; the @code{buffer} structure holds other fields.  In the case
757 of indirect buffers, two or more @code{buffer} structures reference
758 the same @code{buffer_text} structure.
760 Here is a list of the @code{struct buffer_text} fields:
762 @table @code
763 @item beg
764 This field contains the actual address of the buffer contents.
766 @item gpt
767 This holds the character position of the gap in the buffer.
769 @item z
770 This field contains the character position of the end of the buffer
771 text.
773 @item gpt_byte
774 Contains the byte position of the gap.
776 @item z_byte
777 Holds the byte position of the end of the buffer text.
779 @item gap_size
780 Contains the size of buffer's gap.
782 @item modiff
783 This field counts buffer-modification events for this buffer.  It is
784 incremented for each such event, and never otherwise changed.
786 @item save_modiff
787 Contains the previous value of @code{modiff}, as of the last time a
788 buffer was visited or saved in a file.
789     
790 @item overlay_modiff
791 Counts modifications to overlays analogous to @code{modiff}.
792        
793 @item beg_unchanged
794 Holds the number of characters at the start of the text that are known
795 to be unchanged since the last redisplay that finished.
796     
797 @item end_unchanged
798 Holds the number of characters at the end of the text that are known to
799 be unchanged since the last redisplay that finished.
800     
801 @item unchanged_modified
802 Contains the value of @code{modiff} at the time of the last redisplay
803 that finished.  If this value matches @code{modiff},
804 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
805 information.
806     
807 @item overlay_unchanged_modified
808 Contains the value of @code{overlay_modiff} at the time of the last
809 redisplay that finished.  If this value matches @code{overlay_modiff},
810 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
811 information.
812        
813 @item markers
814 The markers that refer to this buffer.  This is actually a single
815 marker, and successive elements in its marker @code{chain} are the other
816 markers referring to this buffer text.
818 @item intervals
819 Contains the interval tree which records the text properties of this
820 buffer.
821 @end table
823 The fields of @code{struct buffer} are:
825 @table @code
826 @item next
827 Points to the next buffer, in the chain of all buffers including killed
828 buffers.  This chain is used only for garbage collection, in order to
829 collect killed buffers properly.  Note that vectors, and most kinds of
830 objects allocated as vectors, are all on one chain, but buffers are on a
831 separate chain of their own.
833 @item own_text
834 This is a @code{struct buffer_text} structure.  In an ordinary buffer,
835 it holds the buffer contents.  In indirect buffers, this field is not
836 used.
838 @item text
839 This points to the @code{buffer_text} structure that is used for this
840 buffer.  In an ordinary buffer, this is the @code{own_text} field above.
841 In an indirect buffer, this is the @code{own_text} field of the base
842 buffer.
844 @item pt
845 Contains the character position of point in a buffer.
847 @item pt_byte
848 Contains the byte position of point in a buffer.
850 @item begv
851 This field contains the character position of the beginning of the 
852 accessible range of text in the buffer.
854 @item begv_byte
855 This field contains the byte position of the beginning of the 
856 accessible range of text in the buffer.
858 @item zv
859 This field contains the character position of the end of the 
860 accessible range of text in the buffer.
862 @item zv_byte
863 This field contains the byte position of the end of the 
864 accessible range of text in the buffer.
866 @item base_buffer
867 In an indirect buffer, this points to the base buffer.  In an ordinary
868 buffer, it is null.
870 @item local_var_flags
871 This field contains flags indicating that certain variables are local in
872 this buffer.  Such variables are declared in the C code using
873 @code{DEFVAR_PER_BUFFER}, and their buffer-local bindings are stored in
874 fields in the buffer structure itself.  (Some of these fields are
875 described in this table.)
877 @item modtime
878 This field contains the modification time of the visited file.  It is
879 set when the file is written or read.  Before writing the buffer into a
880 file, this field is compared to the modification time of the file to see
881 if the file has changed on disk.  @xref{Buffer Modification}.
883 @item auto_save_modified
884 This field contains the time when the buffer was last auto-saved.
886 @item auto_save_failure_time
887 The time at which we detected a failure to auto-save, or -1 if we didn't
888 have a failure.
890 @item last_window_start
891 This field contains the @code{window-start} position in the buffer as of
892 the last time the buffer was displayed in a window.
894 @item clip_changed
895 This flag is set when narrowing changes in a buffer.
897 @item prevent_redisplay_optimizations_p
898 this flag indicates that redisplay optimizations should not be used 
899 to display this buffer.
901 @item undo_list
902 This field points to the buffer's undo list.  @xref{Undo}.
904 @item name
905 The buffer name is a string that names the buffer.  It is guaranteed to
906 be unique.  @xref{Buffer Names}.
908 @item filename
909 The name of the file visited in this buffer, or @code{nil}.
911 @item directory
912 The directory for expanding relative file names.
914 @item save_length
915 Length of the file this buffer is visiting, when last read or saved.
916 This and other fields concerned with saving are not kept in the
917 @code{buffer_text} structure because indirect buffers are never saved.
919 @item auto_save_file_name
920 File name used for auto-saving this buffer.  This is not in the 
921 @code{buffer_text} because it's not used in indirect buffers at all.
923 @item read_only
924 Non-@code{nil} means this buffer is read-only.
926 @item mark
927 This field contains the mark for the buffer.  The mark is a marker,
928 hence it is also included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark}.
930 @item local_var_alist
931 This field contains the association list describing the buffer-local
932 variable bindings of this buffer, not including the built-in
933 buffer-local bindings that have special slots in the buffer object.
934 (Those slots are omitted from this table.)  @xref{Buffer-Local
935 Variables}.
937 @item major_mode
938 Symbol naming the major mode of this buffer, e.g., @code{lisp-mode}.
940 @item mode_name
941 Pretty name of major mode, e.g., @code{"Lisp"}.
943 @item mode_line_format
944 Mode line element that controls the format of the mode line.  If this
945 is @code{nil}, no mode line will be displayed.
947 @item header_line_format
948 This field is analoguous to @code{mode_line_format} for the mode 
949 line displayed at the top of windows.
951 @item keymap
952 This field holds the buffer's local keymap.  @xref{Keymaps}.
954 @item abbrev_table
955 This buffer's local abbrevs.
957 @item syntax_table
958 This field contains the syntax table for the buffer.  @xref{Syntax Tables}.
960 @item category_table
961 This field contains the category table for the buffer.
963 @item case_fold_search
964 The value of @code{case-fold-search} in this buffer.
966 @item tab_width
967 The value of @code{tab-width} in this buffer.
969 @item fill_column
970 The value of @code{fill-column} in this buffer.
972 @item left_margin
973 The value of @code{left-margin} in this buffer.
975 @item auto_fill_function
976 The value of @code{auto-fill-function} in this buffer.
978 @item downcase_table
979 This field contains the conversion table for converting text to lower case.
980 @xref{Case Tables}.
982 @item upcase_table
983 This field contains the conversion table for converting text to upper case.
984 @xref{Case Tables}.
986 @item case_canon_table
987 This field contains the conversion table for canonicalizing text for
988 case-folding search.  @xref{Case Tables}.
990 @item case_eqv_table
991 This field contains the equivalence table for case-folding search.
992 @xref{Case Tables}.
994 @item truncate_lines
995 The value of @code{truncate-lines} in this buffer.
997 @item ctl_arrow
998 The value of @code{ctl-arrow} in this buffer.
1000 @item selective_display
1001 The value of @code{selective-display} in this buffer.
1003 @item selective_display_ellipsis
1004 The value of @code{selective-display-ellipsis} in this buffer.
1006 @item minor_modes
1007 An alist of the minor modes of this buffer.
1009 @item overwrite_mode
1010 The value of @code{overwrite_mode} in this buffer.
1012 @item abbrev_mode
1013 The value of @code{abbrev-mode} in this buffer.
1015 @item display_table
1016 This field contains the buffer's display table, or @code{nil} if it doesn't
1017 have one.  @xref{Display Tables}.
1019 @item save_modified
1020 This field contains the time when the buffer was last saved, as an integer.
1021 @xref{Buffer Modification}.
1023 @item mark_active
1024 This field is non-@code{nil} if the buffer's mark is active.
1026 @item overlays_before
1027 This field holds a list of the overlays in this buffer that end at or
1028 before the current overlay center position.  They are sorted in order of
1029 decreasing end position.
1031 @item overlays_after
1032 This field holds a list of the overlays in this buffer that end after
1033 the current overlay center position.  They are sorted in order of
1034 increasing beginning position.
1036 @item overlay_center
1037 This field holds the current overlay center position.  @xref{Overlays}.
1039 @item enable_multibyte_characters
1040 This field holds the buffer's local value of
1041 @code{enable-multibyte-characters}---either @code{t} or @code{nil}.
1043 @item buffer_file_coding_system
1044 The value of @code{buffer-file-coding-system} in this buffer.
1046 @item file_format
1047 The value of @code{buffer-file-format} in this buffer.
1049 @item pt_marker
1050 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1051 buffer, this holds a marker that records point for this buffer when the
1052 buffer is not current.
1054 @item begv_marker
1055 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1056 buffer, this holds a marker that records @code{begv} for this buffer
1057 when the buffer is not current.
1059 @item zv_marker
1060 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1061 buffer, this holds a marker that records @code{zv} for this buffer when
1062 the buffer is not current.
1064 @item file_truename
1065 The truename of the visited file, or @code{nil}.
1067 @item invisibility_spec
1068 The value of @code{buffer-invisibility-spec} in this buffer.
1070 @item last_selected_window
1071 This is the last window that was selected with this buffer in it, or @code{nil}
1072 if that window no longer displays this buffer.
1074 @item display_count
1075 This field is incremented each time the buffer is displayed in a window.
1077 @item left_margin_width
1078 The value of @code{left-margin-width} in this buffer.
1080 @item right_margin_width
1081 The value of @code{right-margin-width} in this buffer.
1083 @item indicate_empty_lines
1084 Non-@code{nil} means indicate empty lines (lines with no text) with a
1085 small bitmap in the fringe, when using a window system that can do it.
1087 @item display_time
1088 This holds a time stamp that is updated each time this buffer is
1089 displayed in a window.
1091 @item scroll_up_aggressively
1092 The value of @code{scroll-up-aggressively} in this buffer.
1094 @item scroll_down_aggressively
1095 The value of @code{scroll-down-aggressively} in this buffer.
1096 @end table
1098 @node Window Internals
1099 @appendixsubsec Window Internals
1100 @cindex internals, of window
1101 @cindex window internals
1103   Windows have the following accessible fields:
1105 @table @code
1106 @item frame
1107 The frame that this window is on.
1109 @item mini_p
1110 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
1112 @item parent
1113 Internally, Emacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
1114 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
1115 to a window's parent.
1117 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
1118 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
1119 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
1120 leaves of the tree, which actually display buffers.
1122 The following four fields also describe the window tree structure.
1124 @item hchild
1125 In a window subdivided horizontally by child windows, the leftmost child.
1126 Otherwise, @code{nil}.
1128 @item vchild
1129 In a window subdivided vertically by child windows, the topmost child.
1130 Otherwise, @code{nil}.
1132 @item next
1133 The next sibling of this window.  It is @code{nil} in a window that is
1134 the rightmost or bottommost of a group of siblings.
1136 @item prev
1137 The previous sibling of this window.  It is @code{nil} in a window that
1138 is the leftmost or topmost of a group of siblings.
1140 @item left
1141 This is the left-hand edge of the window, measured in columns.  (The
1142 leftmost column on the screen is @w{column 0}.)
1144 @item top
1145 This is the top edge of the window, measured in lines.  (The top line on
1146 the screen is @w{line 0}.)
1148 @item height
1149 The height of the window, measured in lines.
1151 @item width
1152 The width of the window, measured in columns.  This width includes the
1153 scroll bar and fringes, and/or the separator line on the right of the
1154 window (if any).
1156 @item buffer
1157 The buffer that the window is displaying.  This may change often during
1158 the life of the window.
1160 @item start
1161 The position in the buffer that is the first character to be displayed
1162 in the window.
1164 @item pointm
1165 @cindex window point internals
1166 This is the value of point in the current buffer when this window is
1167 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
1169 @item force_start
1170 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
1171 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
1172 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
1173 window to show the text around point, it moves point to a location that
1174 is on the screen.
1176 @item frozen_window_start_p
1177 This field is set temporarily to 1 to indicate to redisplay that 
1178 @code{start} of this window should not be changed, even if point
1179 gets invisible.
1181 @item start_at_line_beg
1182 Non-@code{nil} means current value of @code{start} was the beginning of a line
1183 when it was chosen.
1185 @item too_small_ok
1186 Non-@code{nil} means don't delete this window for becoming ``too small''.
1188 @item height_fixed_p
1189 This field is temporarily set to 1 to fix the height of the selected
1190 window when the echo area is resized.
1192 @item use_time
1193 This is the last time that the window was selected.  The function
1194 @code{get-lru-window} uses this field.
1196 @item sequence_number
1197 A unique number assigned to this window when it was created.
1199 @item last_modified
1200 The @code{modiff} field of the window's buffer, as of the last time
1201 a redisplay completed in this window.
1203 @item last_overlay_modified
1204 The @code{overlay_modiff} field of the window's buffer, as of the last
1205 time a redisplay completed in this window.
1207 @item last_point
1208 The buffer's value of point, as of the last time a redisplay completed
1209 in this window.
1211 @item last_had_star
1212 A non-@code{nil} value means the window's buffer was ``modified'' when the
1213 window was last updated.
1215 @item vertical_scroll_bar
1216 This window's vertical scroll bar.
1218 @item left_margin_width
1219 The width of the left margin in this window, or @code{nil} not to
1220 specify it (in which case the buffer's value of @code{left-margin-width}
1221 is used.
1223 @item right_margin_width
1224 Likewise for the right margin.
1226 @ignore
1227 @item last_mark_x
1228 @item last_mark_y
1229 ???Not used.
1230 @end ignore
1232 @item window_end_pos
1233 This is computed as @code{z} minus the buffer position of the last glyph
1234 in the current matrix of the window.  The value is only valid if
1235 @code{window_end_valid} is not @code{nil}.
1237 @item window_end_bytepos
1238 The byte position corresponding to @code{window_end_pos}.
1240 @item window_end_vpos
1241 The window-relative vertical position of the line containing
1242 @code{window_end_pos}.
1244 @item window_end_valid
1245 This field is set to a non-@code{nil} value if @code{window_end_pos} is truly
1246 valid.  This is @code{nil} if nontrivial redisplay is preempted since in that
1247 case the display that @code{window_end_pos} was computed for did not get
1248 onto the screen.
1250 @item redisplay_end_trigger
1251 If redisplay in this window goes beyond this buffer position, it runs
1252 run the @code{redisplay-end-trigger-hook}.
1254 @ignore
1255 @item orig_height
1256 @item orig_top
1257 ??? Are temporary storage areas.
1258 @end ignore
1260 @item cursor
1261 A structure describing where the cursor is in this window.
1263 @item last_cursor
1264 The value of @code{cursor} as of the last redisplay that finished.
1266 @item phys_cursor
1267 A structure describing where the cursor of this window physically is.
1269 @item phys_cursor_type
1270 The type of cursor that was last displayed on this window.
1272 @item phys_cursor_on_p
1273 This field is non-zero if the cursor is physically on.
1275 @item cursor_off_p
1276 Non-zero means the cursor in this window is logically on.
1278 @item last_cursor_off_p
1279 This field contains the value of @code{cursor_off_p} as of the time of
1280 the last redisplay.
1282 @item must_be_updated_p
1283 This is set to 1 during redisplay when this window must be updated.
1285 @item hscroll
1286 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
1287 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
1289 @item vscroll
1290 Vertical scroll amount, in pixels.  Normally, this is 0.
1292 @item dedicated
1293 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
1295 @item display_table
1296 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
1298 @item update_mode_line
1299 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
1301 @item base_line_number
1302 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
1303 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
1305 @item base_line_pos
1306 The position in the buffer for which the line number is known, or
1307 @code{nil} meaning none is known.
1309 @item region_showing
1310 If the region (or part of it) is highlighted in this window, this field
1311 holds the mark position that made one end of that region.  Otherwise,
1312 this field is @code{nil}.
1314 @item column_number_displayed
1315 The column number currently displayed in this window's mode line, or @code{nil}
1316 if column numbers are not being displayed.
1318 @item current_matrix
1319 A glyph matrix describing the current display of this window.
1321 @item desired_matrix
1322 A glyph matrix describing the desired display of this window.
1323 @end table
1325 @node Process Internals
1326 @appendixsubsec Process Internals
1327 @cindex internals, of process
1328 @cindex process internals
1330   The fields of a process are:
1332 @table @code
1333 @item name
1334 A string, the name of the process.
1336 @item command
1337 A list containing the command arguments that were used to start this
1338 process.
1340 @item filter
1341 A function used to accept output from the process instead of a buffer,
1342 or @code{nil}.
1344 @item sentinel
1345 A function called whenever the process receives a signal, or @code{nil}.
1347 @item buffer
1348 The associated buffer of the process.
1350 @item pid
1351 An integer, the Unix process @sc{id}.
1353 @item childp
1354 A flag, non-@code{nil} if this is really a child process.
1355 It is @code{nil} for a network connection.
1357 @item mark
1358 A marker indicating the position of the end of the last output from this
1359 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
1360 of the buffer.
1362 @item kill_without_query
1363 If this is non-@code{nil}, killing Emacs while this process is still
1364 running does not ask for confirmation about killing the process.
1366 @item raw_status_low
1367 @itemx raw_status_high
1368 These two fields record 16 bits each of the process status returned by
1369 the @code{wait} system call.
1371 @item status
1372 The process status, as @code{process-status} should return it.
1374 @item tick
1375 @itemx update_tick
1376 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
1377 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
1378 message in the process buffer.
1380 @item pty_flag
1381 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a @sc{pty};
1382 @code{nil} if it uses a pipe.
1384 @item infd
1385 The file descriptor for input from the process.
1387 @item outfd
1388 The file descriptor for output to the process.
1390 @item subtty
1391 The file descriptor for the terminal that the subprocess is using.  (On
1392 some systems, there is no need to record this, so the value is
1393 @code{nil}.)
1395 @item tty_name
1396 The name of the terminal that the subprocess is using,
1397 or @code{nil} if it is using pipes.
1399 @item decode_coding_system
1400 Coding-system for decoding the input from this process.
1402 @item decoding_buf
1403 A working buffer for decoding.
1405 @item decoding_carryover
1406 Size of carryover in decoding.
1408 @item encode_coding_system
1409 Coding-system for encoding the output to this process.
1411 @item encoding_buf
1412 A working buffer for enecoding.
1414 @item encoding_carryover
1415 Size of carryover in encoding.
1417 @item inherit_coding_system_flag
1418 Flag to set @code{coding-system} of the process buffer from the
1419 coding system used to decode process output.
1420 @end table