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1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990-1993, 1998-1999, 2001-2014 Free Software
4 @c Foundation, Inc.
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @node GNU Emacs Internals
7 @appendix GNU Emacs Internals
9 This chapter describes how the runnable Emacs executable is dumped with
10 the preloaded Lisp libraries in it, how storage is allocated, and some
11 internal aspects of GNU Emacs that may be of interest to C programmers.
13 @menu
14 * Building Emacs::      How the dumped Emacs is made.
15 * Pure Storage::        Kludge to make preloaded Lisp functions shareable.
16 * Garbage Collection::  Reclaiming space for Lisp objects no longer used.
17 * Memory Usage::        Info about total size of Lisp objects made so far.
18 * Writing Emacs Primitives::   Writing C code for Emacs.
19 * Object Internals::    Data formats of buffers, windows, processes.
20 * C Integer Types::     How C integer types are used inside Emacs.
21 @end menu
23 @node Building Emacs
24 @section Building Emacs
25 @cindex building Emacs
26 @pindex temacs
28   This section explains the steps involved in building the Emacs
29 executable.  You don't have to know this material to build and install
30 Emacs, since the makefiles do all these things automatically.  This
31 information is pertinent to Emacs developers.
33    Compilation of the C source files in the @file{src} directory
34 produces an executable file called @file{temacs}, also called a
35 @dfn{bare impure Emacs}.  It contains the Emacs Lisp interpreter and
36 I/O routines, but not the editing commands.
38 @cindex @file{loadup.el}
39   The command @w{@command{temacs -l loadup}} would run @file{temacs}
40 and direct it to load @file{loadup.el}.  The @code{loadup} library
41 loads additional Lisp libraries, which set up the normal Emacs editing
42 environment.  After this step, the Emacs executable is no longer
43 @dfn{bare}.
45 @cindex dumping Emacs
46   Because it takes some time to load the standard Lisp files, the
47 @file{temacs} executable usually isn't run directly by users.
48 Instead, as one of the last steps of building Emacs, the command
49 @samp{temacs -batch -l loadup dump} is run.  The special @samp{dump}
50 argument causes @command{temacs} to dump out an executable program,
51 called @file{emacs}, which has all the standard Lisp files preloaded.
52 (The @samp{-batch} argument prevents @file{temacs} from trying to
53 initialize any of its data on the terminal, so that the tables of
54 terminal information are empty in the dumped Emacs.)
56 @cindex preloaded Lisp files
57 @vindex preloaded-file-list
58   The dumped @file{emacs} executable (also called a @dfn{pure} Emacs)
59 is the one which is installed.  The variable
60 @code{preloaded-file-list} stores a list of the Lisp files preloaded
61 into the dumped Emacs.  If you port Emacs to a new operating system,
62 and are not able to implement dumping, then Emacs must load
63 @file{loadup.el} each time it starts.
65 @cindex @file{site-load.el}
66   You can specify additional files to preload by writing a library named
67 @file{site-load.el} that loads them.  You may need to rebuild Emacs
68 with an added definition
70 @example
71 #define SITELOAD_PURESIZE_EXTRA @var{n}
72 @end example
74 @noindent
75 to make @var{n} added bytes of pure space to hold the additional files;
76 see @file{src/puresize.h}.
77 (Try adding increments of 20000 until it is big enough.)  However, the
78 advantage of preloading additional files decreases as machines get
79 faster.  On modern machines, it is usually not advisable.
81   After @file{loadup.el} reads @file{site-load.el}, it finds the
82 documentation strings for primitive and preloaded functions (and
83 variables) in the file @file{etc/DOC} where they are stored, by
84 calling @code{Snarf-documentation} (@pxref{Definition of
85 Snarf-documentation,, Accessing Documentation}).
87 @cindex @file{site-init.el}
88 @cindex preloading additional functions and variables
89   You can specify other Lisp expressions to execute just before dumping
90 by putting them in a library named @file{site-init.el}.  This file is
91 executed after the documentation strings are found.
93   If you want to preload function or variable definitions, there are
94 three ways you can do this and make their documentation strings
95 accessible when you subsequently run Emacs:
97 @itemize @bullet
98 @item
99 Arrange to scan these files when producing the @file{etc/DOC} file,
100 and load them with @file{site-load.el}.
102 @item
103 Load the files with @file{site-init.el}, then copy the files into the
104 installation directory for Lisp files when you install Emacs.
106 @item
107 Specify a @code{nil} value for @code{byte-compile-dynamic-docstrings}
108 as a local variable in each of these files, and load them with either
109 @file{site-load.el} or @file{site-init.el}.  (This method has the
110 drawback that the documentation strings take up space in Emacs all the
111 time.)
112 @end itemize
114   It is not advisable to put anything in @file{site-load.el} or
115 @file{site-init.el} that would alter any of the features that users
116 expect in an ordinary unmodified Emacs.  If you feel you must override
117 normal features for your site, do it with @file{default.el}, so that
118 users can override your changes if they wish.  @xref{Startup Summary}.
119 Note that if either @file{site-load.el} or @file{site-init.el} changes
120 @code{load-path}, the changes will be lost after dumping.
121 @xref{Library Search}.  To make a permanent change to
122 @code{load-path}, use the @option{--enable-locallisppath} option
123 of @command{configure}.
125   In a package that can be preloaded, it is sometimes necessary (or
126 useful) to delay certain evaluations until Emacs subsequently starts
127 up.  The vast majority of such cases relate to the values of
128 customizable variables.  For example, @code{tutorial-directory} is a
129 variable defined in @file{startup.el}, which is preloaded.  The default
130 value is set based on @code{data-directory}.  The variable needs to
131 access the value of @code{data-directory} when Emacs starts, not when
132 it is dumped, because the Emacs executable has probably been installed
133 in a different location since it was dumped.
135 @defun custom-initialize-delay symbol value
136 This function delays the initialization of @var{symbol} to the next
137 Emacs start.  You normally use this function by specifying it as the
138 @code{:initialize} property of a customizable variable.  (The argument
139 @var{value} is unused, and is provided only for compatibility with the
140 form Custom expects.)
141 @end defun
143 In the unlikely event that you need a more general functionality than
144 @code{custom-initialize-delay} provides, you can use
145 @code{before-init-hook} (@pxref{Startup Summary}).
147 @defun dump-emacs to-file from-file
148 @cindex unexec
149 This function dumps the current state of Emacs into an executable file
150 @var{to-file}.  It takes symbols from @var{from-file} (this is normally
151 the executable file @file{temacs}).
153 If you want to use this function in an Emacs that was already dumped,
154 you must run Emacs with @samp{-batch}.
155 @end defun
157 @node Pure Storage
158 @section Pure Storage
159 @cindex pure storage
161   Emacs Lisp uses two kinds of storage for user-created Lisp objects:
162 @dfn{normal storage} and @dfn{pure storage}.  Normal storage is where
163 all the new data created during an Emacs session are kept
164 (@pxref{Garbage Collection}).  Pure storage is used for certain data
165 in the preloaded standard Lisp files---data that should never change
166 during actual use of Emacs.
168   Pure storage is allocated only while @command{temacs} is loading the
169 standard preloaded Lisp libraries.  In the file @file{emacs}, it is
170 marked as read-only (on operating systems that permit this), so that
171 the memory space can be shared by all the Emacs jobs running on the
172 machine at once.  Pure storage is not expandable; a fixed amount is
173 allocated when Emacs is compiled, and if that is not sufficient for
174 the preloaded libraries, @file{temacs} allocates dynamic memory for
175 the part that didn't fit.  The resulting image will work, but garbage
176 collection (@pxref{Garbage Collection}) is disabled in this situation,
177 causing a memory leak.  Such an overflow normally won't happen unless
178 you try to preload additional libraries or add features to the
179 standard ones.  Emacs will display a warning about the overflow when
180 it starts.  If this happens, you should increase the compilation
181 parameter @code{SYSTEM_PURESIZE_EXTRA} in the file
182 @file{src/puresize.h} and rebuild Emacs.
184 @defun purecopy object
185 This function makes a copy in pure storage of @var{object}, and returns
186 it.  It copies a string by simply making a new string with the same
187 characters, but without text properties, in pure storage.  It
188 recursively copies the contents of vectors and cons cells.  It does
189 not make copies of other objects such as symbols, but just returns
190 them unchanged.  It signals an error if asked to copy markers.
192 This function is a no-op except while Emacs is being built and dumped;
193 it is usually called only in preloaded Lisp files.
194 @end defun
196 @defvar pure-bytes-used
197 The value of this variable is the number of bytes of pure storage
198 allocated so far.  Typically, in a dumped Emacs, this number is very
199 close to the total amount of pure storage available---if it were not,
200 we would preallocate less.
201 @end defvar
203 @defvar purify-flag
204 This variable determines whether @code{defun} should make a copy of the
205 function definition in pure storage.  If it is non-@code{nil}, then the
206 function definition is copied into pure storage.
208 This flag is @code{t} while loading all of the basic functions for
209 building Emacs initially (allowing those functions to be shareable and
210 non-collectible).  Dumping Emacs as an executable always writes
211 @code{nil} in this variable, regardless of the value it actually has
212 before and after dumping.
214 You should not change this flag in a running Emacs.
215 @end defvar
217 @node Garbage Collection
218 @section Garbage Collection
220 @cindex memory allocation
221   When a program creates a list or the user defines a new function
222 (such as by loading a library), that data is placed in normal storage.
223 If normal storage runs low, then Emacs asks the operating system to
224 allocate more memory.  Different types of Lisp objects, such as
225 symbols, cons cells, small vectors, markers, etc., are segregated in
226 distinct blocks in memory.  (Large vectors, long strings, buffers and
227 certain other editing types, which are fairly large, are allocated in
228 individual blocks, one per object; small strings are packed into blocks
229 of 8k bytes, and small vectors are packed into blocks of 4k bytes).
231 @cindex vector-like objects, storage
232 @cindex storage of vector-like Lisp objects
233   Beyond the basic vector, a lot of objects like window, buffer, and
234 frame are managed as if they were vectors.  The corresponding C data
235 structures include the @code{struct vectorlike_header} field whose
236 @code{size} member contains the subtype enumerated by @code{enum pvec_type}
237 and an information about how many @code{Lisp_Object} fields this structure
238 contains and what the size of the rest data is.  This information is
239 needed to calculate the memory footprint of an object, and used
240 by the vector allocation code while iterating over the vector blocks.
242 @cindex garbage collection
243   It is quite common to use some storage for a while, then release it
244 by (for example) killing a buffer or deleting the last pointer to an
245 object.  Emacs provides a @dfn{garbage collector} to reclaim this
246 abandoned storage.  The garbage collector operates by finding and
247 marking all Lisp objects that are still accessible to Lisp programs.
248 To begin with, it assumes all the symbols, their values and associated
249 function definitions, and any data presently on the stack, are
250 accessible.  Any objects that can be reached indirectly through other
251 accessible objects are also accessible.
253   When marking is finished, all objects still unmarked are garbage.  No
254 matter what the Lisp program or the user does, it is impossible to refer
255 to them, since there is no longer a way to reach them.  Their space
256 might as well be reused, since no one will miss them.  The second
257 (``sweep'') phase of the garbage collector arranges to reuse them.
259 @c ??? Maybe add something describing weak hash tables here?
261 @cindex free list
262   The sweep phase puts unused cons cells onto a @dfn{free list}
263 for future allocation; likewise for symbols and markers.  It compacts
264 the accessible strings so they occupy fewer 8k blocks; then it frees the
265 other 8k blocks.  Unreachable vectors from vector blocks are coalesced
266 to create largest possible free areas; if a free area spans a complete
267 4k block, that block is freed.  Otherwise, the free area is recorded
268 in a free list array, where each entry corresponds to a free list
269 of areas of the same size.  Large vectors, buffers, and other large
270 objects are allocated and freed individually.
272 @cindex CL note---allocate more storage
273 @quotation
274 @b{Common Lisp note:} Unlike other Lisps, GNU Emacs Lisp does not
275 call the garbage collector when the free list is empty.  Instead, it
276 simply requests the operating system to allocate more storage, and
277 processing continues until @code{gc-cons-threshold} bytes have been
278 used.
280 This means that you can make sure that the garbage collector will not
281 run during a certain portion of a Lisp program by calling the garbage
282 collector explicitly just before it (provided that portion of the
283 program does not use so much space as to force a second garbage
284 collection).
285 @end quotation
287 @deffn Command garbage-collect
288 This command runs a garbage collection, and returns information on
289 the amount of space in use.  (Garbage collection can also occur
290 spontaneously if you use more than @code{gc-cons-threshold} bytes of
291 Lisp data since the previous garbage collection.)
293 @code{garbage-collect} returns a list with information on amount of space in
294 use, where each entry has the form @samp{(@var{name} @var{size} @var{used})}
295 or @samp{(@var{name} @var{size} @var{used} @var{free})}.  In the entry,
296 @var{name} is a symbol describing the kind of objects this entry represents,
297 @var{size} is the number of bytes used by each one, @var{used} is the number
298 of those objects that were found live in the heap, and optional @var{free} is
299 the number of those objects that are not live but that Emacs keeps around for
300 future allocations.  So an overall result is:
302 @example
303 ((@code{conses} @var{cons-size} @var{used-conses} @var{free-conses})
304  (@code{symbols} @var{symbol-size} @var{used-symbols} @var{free-symbols})
305  (@code{miscs} @var{misc-size} @var{used-miscs} @var{free-miscs})
306  (@code{strings} @var{string-size} @var{used-strings} @var{free-strings})
307  (@code{string-bytes} @var{byte-size} @var{used-bytes})
308  (@code{vectors} @var{vector-size} @var{used-vectors})
309  (@code{vector-slots} @var{slot-size} @var{used-slots} @var{free-slots})
310  (@code{floats} @var{float-size} @var{used-floats} @var{free-floats})
311  (@code{intervals} @var{interval-size} @var{used-intervals} @var{free-intervals})
312  (@code{buffers} @var{buffer-size} @var{used-buffers})
313  (@code{heap} @var{unit-size} @var{total-size} @var{free-size}))
314 @end example
316 Here is an example:
318 @example
319 (garbage-collect)
320       @result{} ((conses 16 49126 8058) (symbols 48 14607 0)
321                  (miscs 40 34 56) (strings 32 2942 2607)
322                  (string-bytes 1 78607) (vectors 16 7247)
323                  (vector-slots 8 341609 29474) (floats 8 71 102)
324                  (intervals 56 27 26) (buffers 944 8)
325                  (heap 1024 11715 2678))
326 @end example
328 Below is a table explaining each element.  Note that last @code{heap} entry
329 is optional and present only if an underlying @code{malloc} implementation
330 provides @code{mallinfo} function.
332 @table @var
333 @item cons-size
334 Internal size of a cons cell, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Cons)}.
336 @item used-conses
337 The number of cons cells in use.
339 @item free-conses
340 The number of cons cells for which space has been obtained from
341 the operating system, but that are not currently being used.
343 @item symbol-size
344 Internal size of a symbol, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Symbol)}.
346 @item used-symbols
347 The number of symbols in use.
349 @item free-symbols
350 The number of symbols for which space has been obtained from
351 the operating system, but that are not currently being used.
353 @item misc-size
354 Internal size of a miscellaneous entity, i.e.,
355 @code{sizeof (union Lisp_Misc)}, which is a size of the
356 largest type enumerated in @code{enum Lisp_Misc_Type}.
358 @item used-miscs
359 The number of miscellaneous objects in use.  These include markers
360 and overlays, plus certain objects not visible to users.
362 @item free-miscs
363 The number of miscellaneous objects for which space has been obtained
364 from the operating system, but that are not currently being used.
366 @item string-size
367 Internal size of a string header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_String)}.
369 @item used-strings
370 The number of string headers in use.
372 @item free-strings
373 The number of string headers for which space has been obtained
374 from the operating system, but that are not currently being used.
376 @item byte-size
377 This is used for convenience and equals to @code{sizeof (char)}.
379 @item used-bytes
380 The total size of all string data in bytes.
382 @item vector-size
383 Internal size of a vector header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Vector)}.
385 @item used-vectors
386 The number of vector headers allocated from the vector blocks.
388 @item slot-size
389 Internal size of a vector slot, always equal to @code{sizeof (Lisp_Object)}.
391 @item used-slots
392 The number of slots in all used vectors.
394 @item free-slots
395 The number of free slots in all vector blocks.
397 @item float-size
398 Internal size of a float object, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Float)}.
399 (Do not confuse it with the native platform @code{float} or @code{double}.)
401 @item used-floats
402 The number of floats in use.
404 @item free-floats
405 The number of floats for which space has been obtained from
406 the operating system, but that are not currently being used.
408 @item interval-size
409 Internal size of an interval object, i.e., @code{sizeof (struct interval)}.
411 @item used-intervals
412 The number of intervals in use.
414 @item free-intervals
415 The number of intervals for which space has been obtained from
416 the operating system, but that are not currently being used.
418 @item buffer-size
419 Internal size of a buffer, i.e., @code{sizeof (struct buffer)}.
420 (Do not confuse with the value returned by @code{buffer-size} function.)
422 @item used-buffers
423 The number of buffer objects in use.  This includes killed buffers
424 invisible to users, i.e., all buffers in @code{all_buffers} list.
426 @item unit-size
427 The unit of heap space measurement, always equal to 1024 bytes.
429 @item total-size
430 Total heap size, in @var{unit-size} units.
432 @item free-size
433 Heap space which is not currently used, in @var{unit-size} units.
434 @end table
436 If there was overflow in pure space (@pxref{Pure Storage}),
437 @code{garbage-collect} returns @code{nil}, because a real garbage
438 collection cannot be done.
439 @end deffn
441 @defopt garbage-collection-messages
442 If this variable is non-@code{nil}, Emacs displays a message at the
443 beginning and end of garbage collection.  The default value is
444 @code{nil}.
445 @end defopt
447 @defvar post-gc-hook
448 This is a normal hook that is run at the end of garbage collection.
449 Garbage collection is inhibited while the hook functions run, so be
450 careful writing them.
451 @end defvar
453 @defopt gc-cons-threshold
454 The value of this variable is the number of bytes of storage that must
455 be allocated for Lisp objects after one garbage collection in order to
456 trigger another garbage collection.  You can use the result returned by
457 @code{garbage-collect} to get an information about size of the particular
458 object type; space allocated to the contents of buffers does not count.
459 Note that the subsequent garbage collection does not happen immediately
460 when the threshold is exhausted, but only the next time the Lisp interpreter
461 is called.
463 The initial threshold value is @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}, defined in
464 @file{alloc.c}.  Since it's defined in @code{word_size} units, the value
465 is 400,000 for the default 32-bit configuration and 800,000 for the 64-bit
466 one.  If you specify a larger value, garbage collection will happen less
467 often.  This reduces the amount of time spent garbage collecting, but
468 increases total memory use.  You may want to do this when running a program
469 that creates lots of Lisp data.
471 You can make collections more frequent by specifying a smaller value, down
472 to 1/10th of @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}.  A value less than this minimum
473 will remain in effect only until the subsequent garbage collection, at which
474 time @code{garbage-collect} will set the threshold back to the minimum.
475 @end defopt
477 @defopt gc-cons-percentage
478 The value of this variable specifies the amount of consing before a
479 garbage collection occurs, as a fraction of the current heap size.
480 This criterion and @code{gc-cons-threshold} apply in parallel, and
481 garbage collection occurs only when both criteria are satisfied.
483 As the heap size increases, the time to perform a garbage collection
484 increases.  Thus, it can be desirable to do them less frequently in
485 proportion.
486 @end defopt
488   The value returned by @code{garbage-collect} describes the amount of
489 memory used by Lisp data, broken down by data type.  By contrast, the
490 function @code{memory-limit} provides information on the total amount of
491 memory Emacs is currently using.
493 @defun memory-limit
494 This function returns the address of the last byte Emacs has allocated,
495 divided by 1024.  We divide the value by 1024 to make sure it fits in a
496 Lisp integer.
498 You can use this to get a general idea of how your actions affect the
499 memory usage.
500 @end defun
502 @defvar memory-full
503 This variable is @code{t} if Emacs is nearly out of memory for Lisp
504 objects, and @code{nil} otherwise.
505 @end defvar
507 @defun memory-use-counts
508 This returns a list of numbers that count the number of objects
509 created in this Emacs session.  Each of these counters increments for
510 a certain kind of object.  See the documentation string for details.
511 @end defun
513 @defvar gcs-done
514 This variable contains the total number of garbage collections
515 done so far in this Emacs session.
516 @end defvar
518 @defvar gc-elapsed
519 This variable contains the total number of seconds of elapsed time
520 during garbage collection so far in this Emacs session, as a floating
521 point number.
522 @end defvar
524 @node Memory Usage
525 @section Memory Usage
526 @cindex memory usage
528   These functions and variables give information about the total amount
529 of memory allocation that Emacs has done, broken down by data type.
530 Note the difference between these and the values returned by
531 @code{garbage-collect}; those count objects that currently exist, but
532 these count the number or size of all allocations, including those for
533 objects that have since been freed.
535 @defvar cons-cells-consed
536 The total number of cons cells that have been allocated so far
537 in this Emacs session.
538 @end defvar
540 @defvar floats-consed
541 The total number of floats that have been allocated so far
542 in this Emacs session.
543 @end defvar
545 @defvar vector-cells-consed
546 The total number of vector cells that have been allocated so far
547 in this Emacs session.
548 @end defvar
550 @defvar symbols-consed
551 The total number of symbols that have been allocated so far
552 in this Emacs session.
553 @end defvar
555 @defvar string-chars-consed
556 The total number of string characters that have been allocated so far
557 in this session.
558 @end defvar
560 @defvar misc-objects-consed
561 The total number of miscellaneous objects that have been allocated so
562 far in this session.  These include markers and overlays, plus
563 certain objects not visible to users.
564 @end defvar
566 @defvar intervals-consed
567 The total number of intervals that have been allocated so far
568 in this Emacs session.
569 @end defvar
571 @defvar strings-consed
572 The total number of strings that have been allocated so far in this
573 Emacs session.
574 @end defvar
576 @node Writing Emacs Primitives
577 @section Writing Emacs Primitives
578 @cindex primitive function internals
579 @cindex writing Emacs primitives
581   Lisp primitives are Lisp functions implemented in C@.  The details of
582 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
583 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
584 to read the source, but we can explain some things here.
586   An example of a special form is the definition of @code{or}, from
587 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
588 appearance.)
590 @cindex garbage collection protection
591 @smallexample
592 @group
593 DEFUN ("or", For, Sor, 0, UNEVALLED, 0,
594   doc: /* Eval args until one of them yields non-nil, then return
595 that value.
596 The remaining args are not evalled at all.
597 If all args return nil, return nil.
598 @end group
599 @group
600 usage: (or CONDITIONS ...)  */)
601   (Lisp_Object args)
603   register Lisp_Object val = Qnil;
604   struct gcpro gcpro1;
605 @end group
607 @group
608   GCPRO1 (args);
609 @end group
611 @group
612   while (CONSP (args))
613     @{
614       val = eval_sub (XCAR (args));
615       if (!NILP (val))
616         break;
617       args = XCDR (args);
618     @}
619 @end group
621 @group
622   UNGCPRO;
623   return val;
625 @end group
626 @end smallexample
628 @cindex @code{DEFUN}, C macro to define Lisp primitives
629   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
630 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
632 @example
633 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{sname}, @var{min}, @var{max}, @var{interactive}, @var{doc})
634 @end example
636 @table @var
637 @item lname
638 This is the name of the Lisp symbol to define as the function name; in
639 the example above, it is @code{or}.
641 @item fname
642 This is the C function name for this function.  This is the name that
643 is used in C code for calling the function.  The name is, by
644 convention, @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes
645 (@samp{-}) in the Lisp name changed to underscores.  Thus, to call
646 this function from C code, call @code{For}.
648 @item sname
649 This is a C variable name to use for a structure that holds the data for
650 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
651 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
652 create the symbol and store the subr object as its definition.  By
653 convention, this name is always @var{fname} with @samp{F} replaced with
654 @samp{S}.
656 @item min
657 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
658 function @code{or} allows a minimum of zero arguments.
660 @item max
661 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
662 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
663 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
664 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
665 equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY} are
666 macros.  If @var{max} is a number, it must be more than @var{min} but
667 less than 8.
669 @cindex interactive specification in primitives
670 @item interactive
671 This is an interactive specification, a string such as might be used
672 as the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case
673 of @code{or}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{or}
674 cannot be called interactively.  A value of @code{""} indicates a
675 function that should receive no arguments when called interactively.
676 If the value begins with a @samp{"(}, the string is evaluated as a
677 Lisp form.  For example:
679 @example
680 @group
681 DEFUN ("foo", Ffoo, Sfoo, 0, UNEVALLED,
682        "(list (read-char-by-name \"Insert character: \")\
683               (prefix-numeric-value current-prefix-arg)\
684               t))",
685   doc: /* @dots{} /*)
686 @end group
687 @end example
689 @item doc
690 This is the documentation string.  It uses C comment syntax rather
691 than C string syntax because comment syntax requires nothing special
692 to include multiple lines.  The @samp{doc:} identifies the comment
693 that follows as the documentation string.  The @samp{/*} and @samp{*/}
694 delimiters that begin and end the comment are not part of the
695 documentation string.
697 If the last line of the documentation string begins with the keyword
698 @samp{usage:}, the rest of the line is treated as the argument list
699 for documentation purposes.  This way, you can use different argument
700 names in the documentation string from the ones used in the C code.
701 @samp{usage:} is required if the function has an unlimited number of
702 arguments.
704 All the usual rules for documentation strings in Lisp code
705 (@pxref{Documentation Tips}) apply to C code documentation strings
706 too.
707 @end table
709   After the call to the @code{DEFUN} macro, you must write the
710 argument list for the C function, including the types for the
711 arguments.  If the primitive accepts a fixed maximum number of Lisp
712 arguments, there must be one C argument for each Lisp argument, and
713 each argument must be of type @code{Lisp_Object}.  (Various macros and
714 functions for creating values of type @code{Lisp_Object} are declared
715 in the file @file{lisp.h}.)  If the primitive has no upper limit on
716 the number of Lisp arguments, it must have exactly two C arguments:
717 the first is the number of Lisp arguments, and the second is the
718 address of a block containing their values.  These have types
719 @code{int} and @w{@code{Lisp_Object *}} respectively.  Since
720 @code{Lisp_Object} can hold any Lisp object of any data type, you
721 can determine the actual data type only at run time; so if you want
722 a primitive to accept only a certain type of argument, you must check
723 the type explicitly using a suitable predicate (@pxref{Type Predicates}).
724 @cindex type checking internals
726 @cindex @code{GCPRO} and @code{UNGCPRO}
727 @cindex protect C variables from garbage collection
728   Within the function @code{For} itself, note the use of the macros
729 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  These macros are defined for the
730 sake of the few platforms which do not use Emacs' default
731 stack-marking garbage collector.  The @code{GCPRO1} macro ``protects''
732 a variable from garbage collection, explicitly informing the garbage
733 collector that that variable and all its contents must be as
734 accessible.  GC protection is necessary in any function which can
735 perform Lisp evaluation by calling @code{eval_sub} or @code{Feval} as
736 a subroutine, either directly or indirectly.
738   It suffices to ensure that at least one pointer to each object is
739 GC-protected.  Thus, a particular local variable can do without
740 protection if it is certain that the object it points to will be
741 preserved by some other pointer (such as another local variable that
742 has a @code{GCPRO}).  Otherwise, the local variable needs a
743 @code{GCPRO}.
745   The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you
746 want to protect two variables, use @code{GCPRO2} instead; repeating
747 @code{GCPRO1} will not work.  Macros @code{GCPRO3}, @code{GCPRO4},
748 @code{GCPRO5}, and @code{GCPRO6} also exist.  All these macros
749 implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you must declare
750 these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if you use
751 @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
753   @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that are
754 protected in the current function.  It is necessary to do this
755 explicitly.
757   You must not use C initializers for static or global variables unless
758 the variables are never written once Emacs is dumped.  These variables
759 with initializers are allocated in an area of memory that becomes
760 read-only (on certain operating systems) as a result of dumping Emacs.
761 @xref{Pure Storage}.
763 @cindex @code{defsubr}, Lisp symbol for a primitive
764   Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
765 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive and
766 store a suitable subr object in its function cell.  The code looks like
767 this:
769 @example
770 defsubr (&@var{sname});
771 @end example
773 @noindent
774 Here @var{sname} is the name you used as the third argument to @code{DEFUN}.
776   If you add a new primitive to a file that already has Lisp primitives
777 defined in it, find the function (near the end of the file) named
778 @code{syms_of_@var{something}}, and add the call to @code{defsubr}
779 there.  If the file doesn't have this function, or if you create a new
780 file, add to it a @code{syms_of_@var{filename}} (e.g.,
781 @code{syms_of_myfile}).  Then find the spot in @file{emacs.c} where all
782 of these functions are called, and add a call to
783 @code{syms_of_@var{filename}} there.
785 @anchor{Defining Lisp variables in C}
786 @vindex byte-boolean-vars
787 @cindex defining Lisp variables in C
788 @cindex @code{DEFVAR_INT}, @code{DEFVAR_LISP}, @code{DEFVAR_BOOL}
789   The function @code{syms_of_@var{filename}} is also the place to define
790 any C variables that are to be visible as Lisp variables.
791 @code{DEFVAR_LISP} makes a C variable of type @code{Lisp_Object} visible
792 in Lisp.  @code{DEFVAR_INT} makes a C variable of type @code{int}
793 visible in Lisp with a value that is always an integer.
794 @code{DEFVAR_BOOL} makes a C variable of type @code{int} visible in Lisp
795 with a value that is either @code{t} or @code{nil}.  Note that variables
796 defined with @code{DEFVAR_BOOL} are automatically added to the list
797 @code{byte-boolean-vars} used by the byte compiler.
799 @cindex defining customization variables in C
800   If you want to make a Lisp variables that is defined in C behave
801 like one declared with @code{defcustom}, add an appropriate entry to
802 @file{cus-start.el}.
804 @cindex @code{staticpro}, protection from GC
805   If you define a file-scope C variable of type @code{Lisp_Object},
806 you must protect it from garbage-collection by calling @code{staticpro}
807 in @code{syms_of_@var{filename}}, like this:
809 @example
810 staticpro (&@var{variable});
811 @end example
813   Here is another example function, with more complicated arguments.
814 This comes from the code in @file{window.c}, and it demonstrates the use
815 of macros and functions to manipulate Lisp objects.
817 @smallexample
818 @group
819 DEFUN ("coordinates-in-window-p", Fcoordinates_in_window_p,
820   Scoordinates_in_window_p, 2, 2, 0,
821   doc: /* Return non-nil if COORDINATES are in WINDOW.
822   ...
823 @end group
824 @group
825   or `right-margin' is returned.  */)
826   (register Lisp_Object coordinates, Lisp_Object window)
828   struct window *w;
829   struct frame *f;
830   int x, y;
831   Lisp_Object lx, ly;
832 @end group
834 @group
835   CHECK_LIVE_WINDOW (window);
836   w = XWINDOW (window);
837   f = XFRAME (w->frame);
838   CHECK_CONS (coordinates);
839   lx = Fcar (coordinates);
840   ly = Fcdr (coordinates);
841   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (lx);
842   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (ly);
843   x = FRAME_PIXEL_X_FROM_CANON_X (f, lx) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
844   y = FRAME_PIXEL_Y_FROM_CANON_Y (f, ly) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
845 @end group
847 @group
848   switch (coordinates_in_window (w, x, y))
849     @{
850     case ON_NOTHING:            /* NOT in window at all. */
851       return Qnil;
852 @end group
854     ...
856 @group
857     case ON_MODE_LINE:          /* In mode line of window. */
858       return Qmode_line;
859 @end group
861     ...
863 @group
864     case ON_SCROLL_BAR:         /* On scroll-bar of window.  */
865       /* Historically we are supposed to return nil in this case.  */
866       return Qnil;
867 @end group
869 @group
870     default:
871       abort ();
872     @}
874 @end group
875 @end smallexample
877   Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
878 in C@.  The way to call a function written in Lisp is to use
879 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
880 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
881 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
882 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
883 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
884 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
885 protect pointers from garbage collection around the call to
886 @code{Ffuncall}.
888   The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
889 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
890 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
892   @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
893 @file{lisp.h} contains the definitions for some important macros and
894 functions.
896   If you define a function which is side-effect free, update the code
897 in @file{byte-opt.el} that binds @code{side-effect-free-fns} and
898 @code{side-effect-and-error-free-fns} so that the compiler optimizer
899 knows about it.
901 @node Object Internals
902 @section Object Internals
903 @cindex object internals
905   Emacs Lisp provides a rich set of the data types.  Some of them, like cons
906 cells, integers and strings, are common to nearly all Lisp dialects.  Some
907 others, like markers and buffers, are quite special and needed to provide
908 the basic support to write editor commands in Lisp.  To implement such
909 a variety of object types and provide an efficient way to pass objects between
910 the subsystems of an interpreter, there is a set of C data structures and
911 a special type to represent the pointers to all of them, which is known as
912 @dfn{tagged pointer}.
914   In C, the tagged pointer is an object of type @code{Lisp_Object}.  Any
915 initialized variable of such a type always holds the value of one of the
916 following basic data types: integer, symbol, string, cons cell, float,
917 vectorlike or miscellaneous object.  Each of these data types has the
918 corresponding tag value.  All tags are enumerated by @code{enum Lisp_Type}
919 and placed into a 3-bit bitfield of the @code{Lisp_Object}.  The rest of the
920 bits is the value itself.  Integer values are immediate, i.e., directly
921 represented by those @dfn{value bits}, and all other objects are represented
922 by the C pointers to a corresponding object allocated from the heap.  Width
923 of the @code{Lisp_Object} is platform- and configuration-dependent: usually
924 it's equal to the width of an underlying platform pointer (i.e., 32-bit on
925 a 32-bit machine and 64-bit on a 64-bit one), but also there is a special
926 configuration where @code{Lisp_Object} is 64-bit but all pointers are 32-bit.
927 The latter trick was designed to overcome the limited range of values for
928 Lisp integers on a 32-bit system by using 64-bit @code{long long} type for
929 @code{Lisp_Object}.
931   The following C data structures are defined in @file{lisp.h} to represent
932 the basic data types beyond integers:
934 @table @code
935 @item struct Lisp_Cons
936 Cons cell, an object used to construct lists.
938 @item struct Lisp_String
939 String, the basic object to represent a sequence of characters.
941 @item struct Lisp_Vector
942 Array, a fixed-size set of Lisp objects which may be accessed by an index.
944 @item struct Lisp_Symbol
945 Symbol, the unique-named entity commonly used as an identifier.
947 @item struct Lisp_Float
948 Floating point value.
950 @item union Lisp_Misc
951 Miscellaneous kinds of objects which don't fit into any of the above.
952 @end table
954   These types are the first-class citizens of an internal type system.
955 Since the tag space is limited, all other types are the subtypes of either
956 @code{Lisp_Vectorlike} or @code{Lisp_Misc}.  Vector subtypes are enumerated
957 by @code{enum pvec_type}, and nearly all complex objects like windows, buffers,
958 frames, and processes fall into this category.  The rest of special types,
959 including markers and overlays, are enumerated by @code{enum Lisp_Misc_Type}
960 and form the set of subtypes of @code{Lisp_Misc}.
962   Below there is a description of a few subtypes of @code{Lisp_Vectorlike}.
963 Buffer object represents the text to display and edit.  Window is the part
964 of display structure which shows the buffer or used as a container to
965 recursively place other windows on the same frame.  (Do not confuse Emacs Lisp
966 window object with the window as an entity managed by the user interface
967 system like X; in Emacs terminology, the latter is called frame.)  Finally,
968 process object is used to manage the subprocesses.
970 @menu
971 * Buffer Internals::    Components of a buffer structure.
972 * Window Internals::    Components of a window structure.
973 * Process Internals::   Components of a process structure.
974 @end menu
976 @node Buffer Internals
977 @subsection Buffer Internals
978 @cindex internals, of buffer
979 @cindex buffer internals
981   Two structures (see @file{buffer.h}) are used to represent buffers
982 in C@.  The @code{buffer_text} structure contains fields describing the
983 text of a buffer; the @code{buffer} structure holds other fields.  In
984 the case of indirect buffers, two or more @code{buffer} structures
985 reference the same @code{buffer_text} structure.
987 Here are some of the fields in @code{struct buffer_text}:
989 @table @code
990 @item beg
991 The address of the buffer contents.
993 @item gpt
994 @itemx gpt_byte
995 The character and byte positions of the buffer gap.  @xref{Buffer
996 Gap}.
998 @item z
999 @itemx z_byte
1000 The character and byte positions of the end of the buffer text.
1002 @item gap_size
1003 The size of buffer's gap.  @xref{Buffer Gap}.
1005 @item modiff
1006 @itemx save_modiff
1007 @itemx chars_modiff
1008 @itemx overlay_modiff
1009 These fields count the number of buffer-modification events performed
1010 in this buffer.  @code{modiff} is incremented after each
1011 buffer-modification event, and is never otherwise changed;
1012 @code{save_modiff} contains the value of @code{modiff} the last time
1013 the buffer was visited or saved; @code{chars_modiff} counts only
1014 modifications to the characters in the buffer, ignoring all other
1015 kinds of changes; and @code{overlay_modiff} counts only modifications
1016 to the overlays.
1018 @item beg_unchanged
1019 @itemx end_unchanged
1020 The number of characters at the start and end of the text that are
1021 known to be unchanged since the last complete redisplay.
1023 @item unchanged_modified
1024 @itemx overlay_unchanged_modified
1025 The values of @code{modiff} and @code{overlay_modiff}, respectively,
1026 after the last complete redisplay.  If their current values match
1027 @code{modiff} or @code{overlay_modiff}, that means
1028 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
1029 information.
1031 @item markers
1032 The markers that refer to this buffer.  This is actually a single
1033 marker, and successive elements in its marker @code{chain} are the other
1034 markers referring to this buffer text.
1036 @item intervals
1037 The interval tree which records the text properties of this buffer.
1038 @end table
1040 Some of the fields of @code{struct buffer} are:
1042 @table @code
1043 @item header
1044 A header of type @code{struct vectorlike_header} is common to all
1045 vectorlike objects.
1047 @item own_text
1048 A @code{struct buffer_text} structure that ordinarily holds the buffer
1049 contents.  In indirect buffers, this field is not used.
1051 @item text
1052 A pointer to the @code{buffer_text} structure for this buffer.  In an
1053 ordinary buffer, this is the @code{own_text} field above.  In an
1054 indirect buffer, this is the @code{own_text} field of the base buffer.
1056 @item next
1057 A pointer to the next buffer, in the chain of all buffers, including
1058 killed buffers.  This chain is used only for allocation and garbage
1059 collection, in order to collect killed buffers properly.
1061 @item pt
1062 @itemx pt_byte
1063 The character and byte positions of point in a buffer.
1065 @item begv
1066 @itemx begv_byte
1067 The character and byte positions of the beginning of the accessible
1068 range of text in the buffer.
1070 @item zv
1071 @itemx zv_byte
1072 The character and byte positions of the end of the accessible range of
1073 text in the buffer.
1075 @item base_buffer
1076 In an indirect buffer, this points to the base buffer.  In an ordinary
1077 buffer, it is null.
1079 @item local_flags
1080 This field contains flags indicating that certain variables are local
1081 in this buffer.  Such variables are declared in the C code using
1082 @code{DEFVAR_PER_BUFFER}, and their buffer-local bindings are stored
1083 in fields in the buffer structure itself.  (Some of these fields are
1084 described in this table.)
1086 @item modtime
1087 The modification time of the visited file.  It is set when the file is
1088 written or read.  Before writing the buffer into a file, this field is
1089 compared to the modification time of the file to see if the file has
1090 changed on disk.  @xref{Buffer Modification}.
1092 @item auto_save_modified
1093 The time when the buffer was last auto-saved.
1095 @item last_window_start
1096 The @code{window-start} position in the buffer as of the last time the
1097 buffer was displayed in a window.
1099 @item clip_changed
1100 This flag indicates that narrowing has changed in the buffer.
1101 @xref{Narrowing}.
1103 @item prevent_redisplay_optimizations_p
1104 This flag indicates that redisplay optimizations should not be used to
1105 display this buffer.
1107 @item overlay_center
1108 This field holds the current overlay center position.  @xref{Managing
1109 Overlays}.
1111 @item overlays_before
1112 @itemx overlays_after
1113 These fields hold, respectively, a list of overlays that end at or
1114 before the current overlay center, and a list of overlays that end
1115 after the current overlay center.  @xref{Managing Overlays}.
1116 @code{overlays_before} is sorted in order of decreasing end position,
1117 and @code{overlays_after} is sorted in order of increasing beginning
1118 position.
1120 @c FIXME? the following are now all Lisp_Object BUFFER_INTERNAL_FIELD (foo).
1122 @item name
1123 A Lisp string that names the buffer.  It is guaranteed to be unique.
1124 @xref{Buffer Names}.
1126 @item save_length
1127 The length of the file this buffer is visiting, when last read or
1128 saved.  This and other fields concerned with saving are not kept in
1129 the @code{buffer_text} structure because indirect buffers are never
1130 saved.
1132 @item directory
1133 The directory for expanding relative file names.  This is the value of
1134 the buffer-local variable @code{default-directory} (@pxref{File Name Expansion}).
1136 @item filename
1137 The name of the file visited in this buffer, or @code{nil}.  This is
1138 the value of the buffer-local variable @code{buffer-file-name}
1139 (@pxref{Buffer File Name}).
1141 @item undo_list
1142 @itemx backed_up
1143 @itemx auto_save_file_name
1144 @itemx auto_save_file_format
1145 @itemx read_only
1146 @itemx file_format
1147 @itemx file_truename
1148 @itemx invisibility_spec
1149 @itemx display_count
1150 @itemx display_time
1151 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1152 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1153 variable names have the additional prefix @code{buffer-} and have
1154 underscores replaced with dashes.  For instance, @code{undo_list}
1155 stores the value of @code{buffer-undo-list}.
1157 @item mark
1158 The mark for the buffer.  The mark is a marker, hence it is also
1159 included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark}.
1161 @item local_var_alist
1162 The association list describing the buffer-local variable bindings of
1163 this buffer, not including the built-in buffer-local bindings that
1164 have special slots in the buffer object.  (Those slots are omitted
1165 from this table.)  @xref{Buffer-Local Variables}.
1167 @item major_mode
1168 Symbol naming the major mode of this buffer, e.g., @code{lisp-mode}.
1170 @item mode_name
1171 Pretty name of the major mode, e.g., @code{"Lisp"}.
1173 @item keymap
1174 @itemx abbrev_table
1175 @itemx syntax_table
1176 @itemx category_table
1177 @itemx display_table
1178 These fields store the buffer's local keymap (@pxref{Keymaps}), abbrev
1179 table (@pxref{Abbrev Tables}), syntax table (@pxref{Syntax Tables}),
1180 category table (@pxref{Categories}), and display table (@pxref{Display
1181 Tables}).
1183 @item downcase_table
1184 @itemx upcase_table
1185 @itemx case_canon_table
1186 These fields store the conversion tables for converting text to lower
1187 case, upper case, and for canonicalizing text for case-fold search.
1188 @xref{Case Tables}.
1190 @item minor_modes
1191 An alist of the minor modes of this buffer.
1193 @item pt_marker
1194 @itemx begv_marker
1195 @itemx zv_marker
1196 These fields are only used in an indirect buffer, or in a buffer that
1197 is the base of an indirect buffer.  Each holds a marker that records
1198 @code{pt}, @code{begv}, and @code{zv} respectively, for this buffer
1199 when the buffer is not current.
1201 @item mode_line_format
1202 @itemx header_line_format
1203 @itemx case_fold_search
1204 @itemx tab_width
1205 @itemx fill_column
1206 @itemx left_margin
1207 @itemx auto_fill_function
1208 @itemx truncate_lines
1209 @itemx word_wrap
1210 @itemx ctl_arrow
1211 @itemx bidi_display_reordering
1212 @itemx bidi_paragraph_direction
1213 @itemx selective_display
1214 @itemx selective_display_ellipses
1215 @itemx overwrite_mode
1216 @itemx abbrev_mode
1217 @itemx mark_active
1218 @itemx enable_multibyte_characters
1219 @itemx buffer_file_coding_system
1220 @itemx cache_long_line_scans
1221 @itemx point_before_scroll
1222 @itemx left_fringe_width
1223 @itemx right_fringe_width
1224 @itemx fringes_outside_margins
1225 @itemx scroll_bar_width
1226 @itemx indicate_empty_lines
1227 @itemx indicate_buffer_boundaries
1228 @itemx fringe_indicator_alist
1229 @itemx fringe_cursor_alist
1230 @itemx scroll_up_aggressively
1231 @itemx scroll_down_aggressively
1232 @itemx cursor_type
1233 @itemx cursor_in_non_selected_windows
1234 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1235 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1236 variable names have underscores replaced with dashes.  For instance,
1237 @code{mode_line_format} stores the value of @code{mode-line-format}.
1239 @item last_selected_window
1240 This is the last window that was selected with this buffer in it, or @code{nil}
1241 if that window no longer displays this buffer.
1242 @end table
1244 @node Window Internals
1245 @subsection Window Internals
1246 @cindex internals, of window
1247 @cindex window internals
1249   The fields of a window (for a complete list, see the definition of
1250 @code{struct window} in @file{window.h}) include:
1252 @table @code
1253 @item frame
1254 The frame that this window is on.
1256 @item mini_p
1257 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
1259 @item parent
1260 Internally, Emacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
1261 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
1262 to a window's parent.
1264 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
1265 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
1266 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
1267 leaves of the tree, which actually display buffers.
1269 @item hchild
1270 @itemx vchild
1271 These fields contain the window's leftmost child and its topmost child
1272 respectively.  @code{hchild} is used if the window is subdivided
1273 horizontally by child windows, and @code{vchild} if it is subdivided
1274 vertically.  In a live window, only one of @code{hchild}, @code{vchild},
1275 and @code{buffer} (q.v.@:) is non-@code{nil}.
1277 @item next
1278 @itemx prev
1279 The next sibling and previous sibling of this window.  @code{next} is
1280 @code{nil} if the window is the right-most or bottom-most in its group;
1281 @code{prev} is @code{nil} if it is the left-most or top-most in its
1282 group.
1284 @item left_col
1285 The left-hand edge of the window, measured in columns, relative to the
1286 leftmost column in the frame (column 0).
1288 @item top_line
1289 The top edge of the window, measured in lines, relative to the topmost
1290 line in the frame (line 0).
1292 @item total_cols
1293 @itemx total_lines
1294 The width and height of the window, measured in columns and lines
1295 respectively.  The width includes the scroll bar and fringes, and/or
1296 the separator line on the right of the window (if any).
1298 @item buffer
1299 The buffer that the window is displaying.
1301 @item start
1302 A marker pointing to the position in the buffer that is the first
1303 character displayed in the window.
1305 @item pointm
1306 @cindex window point internals
1307 This is the value of point in the current buffer when this window is
1308 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
1310 @item force_start
1311 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
1312 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
1313 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
1314 window to show the text around point, it moves point to a location that
1315 is on the screen.
1317 @item frozen_window_start_p
1318 This field is set temporarily to 1 to indicate to redisplay that
1319 @code{start} of this window should not be changed, even if point
1320 gets invisible.
1322 @item start_at_line_beg
1323 Non-@code{nil} means current value of @code{start} was the beginning of a line
1324 when it was chosen.
1326 @item use_time
1327 This is the last time that the window was selected.  The function
1328 @code{get-lru-window} uses this field.
1330 @item sequence_number
1331 A unique number assigned to this window when it was created.
1333 @item last_modified
1334 The @code{modiff} field of the window's buffer, as of the last time
1335 a redisplay completed in this window.
1337 @item last_overlay_modified
1338 The @code{overlay_modiff} field of the window's buffer, as of the last
1339 time a redisplay completed in this window.
1341 @item last_point
1342 The buffer's value of point, as of the last time a redisplay completed
1343 in this window.
1345 @item last_had_star
1346 A non-@code{nil} value means the window's buffer was ``modified'' when the
1347 window was last updated.
1349 @item vertical_scroll_bar
1350 This window's vertical scroll bar.
1352 @item left_margin_cols
1353 @itemx right_margin_cols
1354 The widths of the left and right margins in this window.  A value of
1355 @code{nil} means no margin.
1357 @item left_fringe_width
1358 @itemx right_fringe_width
1359 The widths of the left and right fringes in this window.  A value of
1360 @code{nil} or @code{t} means use the values of the frame.
1362 @item fringes_outside_margins
1363 A non-@code{nil} value means the fringes outside the display margins;
1364 othersize they are between the margin and the text.
1366 @item window_end_pos
1367 This is computed as @code{z} minus the buffer position of the last glyph
1368 in the current matrix of the window.  The value is only valid if
1369 @code{window_end_valid} is not @code{nil}.
1371 @item window_end_bytepos
1372 The byte position corresponding to @code{window_end_pos}.
1374 @item window_end_vpos
1375 The window-relative vertical position of the line containing
1376 @code{window_end_pos}.
1378 @item window_end_valid
1379 This field is set to a non-@code{nil} value if @code{window_end_pos} is truly
1380 valid.  This is @code{nil} if nontrivial redisplay is pre-empted, since in that
1381 case the display that @code{window_end_pos} was computed for did not get
1382 onto the screen.
1384 @item cursor
1385 A structure describing where the cursor is in this window.
1387 @item last_cursor
1388 The value of @code{cursor} as of the last redisplay that finished.
1390 @item phys_cursor
1391 A structure describing where the cursor of this window physically is.
1393 @item phys_cursor_type
1394 @c FIXME What is this?
1395 @c itemx phys_cursor_ascent
1396 @itemx phys_cursor_height
1397 @itemx phys_cursor_width
1398 The type, height, and width of the cursor that was last displayed on
1399 this window.
1401 @item phys_cursor_on_p
1402 This field is non-zero if the cursor is physically on.
1404 @item cursor_off_p
1405 Non-zero means the cursor in this window is logically off.  This is
1406 used for blinking the cursor.
1408 @item last_cursor_off_p
1409 This field contains the value of @code{cursor_off_p} as of the time of
1410 the last redisplay.
1412 @item must_be_updated_p
1413 This is set to 1 during redisplay when this window must be updated.
1415 @item hscroll
1416 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
1417 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
1419 @item vscroll
1420 Vertical scroll amount, in pixels.  Normally, this is 0.
1422 @item dedicated
1423 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
1425 @item display_table
1426 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
1428 @item update_mode_line
1429 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
1431 @item base_line_number
1432 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
1433 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
1435 @item base_line_pos
1436 The position in the buffer for which the line number is known, or
1437 @code{nil} meaning none is known.  If it is a buffer, don't display
1438 the line number as long as the window shows that buffer.
1440 @item region_showing
1441 If the region (or part of it) is highlighted in this window, this field
1442 holds the mark position that made one end of that region.  Otherwise,
1443 this field is @code{nil}.
1445 @item column_number_displayed
1446 The column number currently displayed in this window's mode line, or @code{nil}
1447 if column numbers are not being displayed.
1449 @item current_matrix
1450 @itemx desired_matrix
1451 Glyph matrices describing the current and desired display of this window.
1452 @end table
1454 @node Process Internals
1455 @subsection Process Internals
1456 @cindex internals, of process
1457 @cindex process internals
1459   The fields of a process (for a complete list, see the definition of
1460 @code{struct Lisp_Process} in @file{process.h}) include:
1462 @table @code
1463 @item name
1464 A string, the name of the process.
1466 @item command
1467 A list containing the command arguments that were used to start this
1468 process.  For a network or serial process, it is @code{nil} if the
1469 process is running or @code{t} if the process is stopped.
1471 @item filter
1472 If non-@code{nil}, a function used to accept output from the process
1473 instead of a buffer.
1475 @item sentinel
1476 If non-@code{nil}, a function called whenever the state of the process
1477 changes.
1479 @item buffer
1480 The associated buffer of the process.
1482 @item pid
1483 An integer, the operating system's process @acronym{ID}.
1484 Pseudo-processes such as network or serial connections use a value of 0.
1486 @item childp
1487 A flag, @code{t} if this is really a child process.  For a network or
1488 serial connection, it is a plist based on the arguments to
1489 @code{make-network-process} or @code{make-serial-process}.
1491 @item mark
1492 A marker indicating the position of the end of the last output from this
1493 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
1494 of the buffer.
1496 @item kill_without_query
1497 If this is non-zero, killing Emacs while this process is still running
1498 does not ask for confirmation about killing the process.
1500 @item raw_status
1501 The raw process status, as returned by the @code{wait} system call.
1503 @item status
1504 The process status, as @code{process-status} should return it.
1506 @item tick
1507 @itemx update_tick
1508 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
1509 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
1510 message in the process buffer.
1512 @item pty_flag
1513 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a pty;
1514 @code{nil} if it uses a pipe.
1516 @item infd
1517 The file descriptor for input from the process.
1519 @item outfd
1520 The file descriptor for output to the process.
1522 @item tty_name
1523 The name of the terminal that the subprocess is using,
1524 or @code{nil} if it is using pipes.
1526 @item decode_coding_system
1527 Coding-system for decoding the input from this process.
1529 @item decoding_buf
1530 A working buffer for decoding.
1532 @item decoding_carryover
1533 Size of carryover in decoding.
1535 @item encode_coding_system
1536 Coding-system for encoding the output to this process.
1538 @item encoding_buf
1539 A working buffer for encoding.
1541 @item inherit_coding_system_flag
1542 Flag to set @code{coding-system} of the process buffer from the
1543 coding system used to decode process output.
1545 @item type
1546 Symbol indicating the type of process: @code{real}, @code{network},
1547 @code{serial}.
1549 @end table
1551 @node C Integer Types
1552 @section C Integer Types
1553 @cindex integer types (C programming language)
1555 Here are some guidelines for use of integer types in the Emacs C
1556 source code.  These guidelines sometimes give competing advice; common
1557 sense is advised.
1559 @itemize @bullet
1560 @item
1561 Avoid arbitrary limits.  For example, avoid @code{int len = strlen
1562 (s);} unless the length of @code{s} is required for other reasons to
1563 fit in @code{int} range.
1565 @item
1566 Do not assume that signed integer arithmetic wraps around on overflow.
1567 This is no longer true of Emacs porting targets: signed integer
1568 overflow has undefined behavior in practice, and can dump core or
1569 even cause earlier or later code to behave ``illogically''.  Unsigned
1570 overflow does wrap around reliably, modulo a power of two.
1572 @item
1573 Prefer signed types to unsigned, as code gets confusing when signed
1574 and unsigned types are combined.  Many other guidelines assume that
1575 types are signed; in the rarer cases where unsigned types are needed,
1576 similar advice may apply to the unsigned counterparts (e.g.,
1577 @code{size_t} instead of @code{ptrdiff_t}, or @code{uintptr_t} instead
1578 of @code{intptr_t}).
1580 @item
1581 Prefer @code{int} for Emacs character codes, in the range 0 ..@: 0x3FFFFF.
1583 @item
1584 Prefer @code{ptrdiff_t} for sizes, i.e., for integers bounded by the
1585 maximum size of any individual C object or by the maximum number of
1586 elements in any C array.  This is part of Emacs's general preference
1587 for signed types.  Using @code{ptrdiff_t} limits objects to
1588 @code{PTRDIFF_MAX} bytes, but larger objects would cause trouble
1589 anyway since they would break pointer subtraction, so this does not
1590 impose an arbitrary limit.
1592 @item
1593 Prefer @code{intptr_t} for internal representations of pointers, or
1594 for integers bounded only by the number of objects that can exist at
1595 any given time or by the total number of bytes that can be allocated.
1596 Currently Emacs sometimes uses other types when @code{intptr_t} would
1597 be better; fixing this is lower priority, as the code works as-is on
1598 Emacs's current porting targets.
1600 @item
1601 Prefer the Emacs-defined type @code{EMACS_INT} for representing values
1602 converted to or from Emacs Lisp fixnums, as fixnum arithmetic is based
1603 on @code{EMACS_INT}.
1605 @item
1606 When representing a system value (such as a file size or a count of
1607 seconds since the Epoch), prefer the corresponding system type (e.g.,
1608 @code{off_t}, @code{time_t}).  Do not assume that a system type is
1609 signed, unless this assumption is known to be safe.  For example,
1610 although @code{off_t} is always signed, @code{time_t} need not be.
1612 @item
1613 Prefer the Emacs-defined type @code{printmax_t} for representing
1614 values that might be any signed integer value that can be printed,
1615 using a @code{printf}-family function.
1617 @item
1618 Prefer @code{intmax_t} for representing values that might be any
1619 signed integer value.
1621 @item
1622 In bitfields, prefer @code{unsigned int} or @code{signed int} to
1623 @code{int}, as @code{int} is less portable: it might be signed, and
1624 might not be.  Single-bit bit fields are invariably @code{unsigned
1625 int} so that their values are 0 and 1.
1627 @item
1628 In C, Emacs commonly uses @code{bool}, 1, and 0 for boolean values.
1629 Using @code{bool} for booleans can make programs easier to read and a
1630 bit faster than using @code{int}.  Although it is also OK to use
1631 @code{int}, this older style is gradually being phased out.  When
1632 using @code{bool}, respect the limitations of the replacement
1633 implementation of @code{bool}, as documented in the source file
1634 @file{lib/stdbool.in.h}, so that Emacs remains portable to pre-C99
1635 platforms.
1636 @end itemize
1638 @c FIXME Mention src/globals.h somewhere in this file?