Obsolete.
[emacs.git] / lispref / internals.texi
blob19c7af6d6b79f0cf446e126bd396ca2e18de0c96
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 @end example
264 Here is an example:
266 @example
267 @group
268 (garbage-collect)
269      @result{} ((106886 . 13184) (9769 . 0)
270                 (7731 . 4651) 347543 121628
271                 (31 . 94) (1273 . 168))
272 @end group
273 @end example
275 Here is a table explaining each element:
277 @table @var
278 @item used-conses
279 The number of cons cells in use.
281 @item free-conses
282 The number of cons cells for which space has been obtained from the
283 operating system, but that are not currently being used.
285 @item used-syms
286 The number of symbols in use.
288 @item free-syms
289 The number of symbols for which space has been obtained from the
290 operating system, but that are not currently being used.
292 @item used-miscs
293 The number of miscellaneous objects in use.  These include markers and
294 overlays, plus certain objects not visible to users.
296 @item free-miscs
297 The number of miscellaneous objects for which space has been obtained
298 from the operating system, but that are not currently being used.
300 @item used-string-chars
301 The total size of all strings, in characters.
303 @item used-vector-slots
304 The total number of elements of existing vectors.
306 @item used-floats
307 @c Emacs 19 feature
308 The number of floats in use.
310 @item free-floats
311 @c Emacs 19 feature
312 The number of floats for which space has been obtained from the
313 operating system, but that are not currently being used.
315 @item used-intervals
316 The number of intervals in use.  Intervals are an internal
317 data structure used for representing text properties.
319 @item free-intervals
320 The number of intervals for which space has been obtained
321 from the operating system, but that are not currently being used.
322 @end table
323 @end deffn
325 @defopt garbage-collection-messages
326 If this variable is non-@code{nil}, Emacs displays a message at the
327 beginning and end of garbage collection.  The default value is
328 @code{nil}, meaning there are no such messages.
329 @end defopt
331 @defopt gc-cons-threshold
332 The value of this variable is the number of bytes of storage that must
333 be allocated for Lisp objects after one garbage collection in order to
334 trigger another garbage collection.  A cons cell counts as eight bytes,
335 a string as one byte per character plus a few bytes of overhead, and so
336 on; space allocated to the contents of buffers does not count.  Note
337 that the subsequent garbage collection does not happen immediately when
338 the threshold is exhausted, but only the next time the Lisp evaluator is
339 called.
341 The initial threshold value is 400,000.  If you specify a larger
342 value, garbage collection will happen less often.  This reduces the
343 amount of time spent garbage collecting, but increases total memory use.
344 You may want to do this when running a program that creates lots of
345 Lisp data.
347 You can make collections more frequent by specifying a smaller value,
348 down to 10,000.  A value less than 10,000 will remain in effect only
349 until the subsequent garbage collection, at which time
350 @code{garbage-collect} will set the threshold back to 10,000.
351 @end defopt
353   The value return by @code{garbage-collect} describes the amount of
354 memory used by Lisp data, broken down by data type.  By contrast, the
355 function @code{memory-limit} provides information on the total amount of
356 memory Emacs is currently using.
358 @c Emacs 19 feature
359 @defun memory-limit
360 This function returns the address of the last byte Emacs has allocated,
361 divided by 1024.  We divide the value by 1024 to make sure it fits in a
362 Lisp integer.
364 You can use this to get a general idea of how your actions affect the
365 memory usage.
366 @end defun
368 @node Memory Usage
369 @section Memory Usage
371   These functions and variables give information about the total amount
372 of memory allocation that Emacs has done, broken down by data type.
373 Note the difference between these and the values returned by
374 @code{(garbage-collect)}; those count objects that currently exist, but
375 these count the number or size of all allocations, including those for
376 objects that have since been freed.
378 @defvar cons-cells-consed
379 The total number of cons cells that have been allocated so far
380 in this Emacs session.
381 @end defvar
383 @defvar floats-consed
384 The total number of floats that have been allocated so far
385 in this Emacs session.
386 @end defvar
388 @defvar vector-cells-consed
389 The total number of vector cells that have been allocated so far
390 in this Emacs session.
391 @end defvar
393 @defvar symbols-consed
394 The total number of symbols that have been allocated so far
395 in this Emacs session.
396 @end defvar
398 @defvar string-chars-consed
399 The total number of string characters that have been allocated so far
400 in this Emacs session.
401 @end defvar
403 @defvar misc-objects-consed
404 The total number of miscellaneous objects that have been allocated so
405 far in this Emacs session.  These include markers and overlays, plus
406 certain objects not visible to users.
407 @end defvar
409 @defvar intervals-consed
410 The total number of intervals that have been allocated so far
411 in this Emacs session.
412 @end defvar
414 @node Writing Emacs Primitives
415 @appendixsec Writing Emacs Primitives
416 @cindex primitive function internals
418   Lisp primitives are Lisp functions implemented in C.  The details of
419 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
420 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
421 to read the source, but we can explain some things here.
423   An example of a special form is the definition of @code{or}, from
424 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
425 appearance.)
427 @cindex garbage collection protection
428 @smallexample
429 @group
430 DEFUN ("or", For, Sor, 0, UNEVALLED, 0,
431   "Eval args until one of them yields non-nil; return that value.\n\
432 The remaining args are not evalled at all.\n\
433 @end group
434 @group
435 If all args return nil, return nil.")
436   (args)
437      Lisp_Object args;
439   register Lisp_Object val;
440   Lisp_Object args_left;
441   struct gcpro gcpro1;
442 @end group
444 @group
445   if (NILP (args))
446     return Qnil;
448   args_left = args;
449   GCPRO1 (args_left);
450 @end group
452 @group
453   do
454     @{
455       val = Feval (Fcar (args_left));
456       if (!NILP (val))
457         break;
458       args_left = Fcdr (args_left);
459     @}
460   while (!NILP (args_left));
461 @end group
463 @group
464   UNGCPRO;
465   return val;
467 @end group
468 @end smallexample
470   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
471 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
473 @example
474 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{sname}, @var{min}, @var{max}, @var{interactive}, @var{doc})
475 @end example
477 @table @var
478 @item lname
479 This is the name of the Lisp symbol to define as the function name; in
480 the example above, it is @code{or}.
482 @item fname
483 This is the C function name for this function.  This is
484 the name that is used in C code for calling the function.  The name is,
485 by convention, @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes
486 (@samp{-}) in the Lisp name changed to underscores.  Thus, to call this
487 function from C code, call @code{For}.  Remember that the arguments must
488 be of type @code{Lisp_Object}; various macros and functions for creating
489 values of type @code{Lisp_Object} are declared in the file
490 @file{lisp.h}.
492 @item sname
493 This is a C variable name to use for a structure that holds the data for
494 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
495 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
496 create the symbol and store the subr object as its definition.  By
497 convention, this name is always @var{fname} with @samp{F} replaced with
498 @samp{S}.
500 @item min
501 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
502 function @code{or} allows a minimum of zero arguments.
504 @item max
505 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
506 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
507 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
508 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
509 equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY} are
510 macros.  If @var{max} is a number, it may not be less than @var{min} and
511 it may not be greater than seven.
513 @item interactive
514 This is an interactive specification, a string such as might be used as
515 the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case of
516 @code{or}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{or} cannot be
517 called interactively.  A value of @code{""} indicates a function that
518 should receive no arguments when called interactively.
520 @item doc
521 This is the documentation string.  It is written just like a
522 documentation string for a function defined in Lisp, except you must
523 write @samp{\n\} at the end of each line.  In particular, the first line
524 should be a single sentence.
525 @end table
527   After the call to the @code{DEFUN} macro, you must write the argument
528 name list that every C function must have, followed by ordinary C
529 declarations for the arguments.  For a function with a fixed maximum
530 number of arguments, declare a C argument for each Lisp argument, and
531 give them all type @code{Lisp_Object}.  When a Lisp function has no
532 upper limit on the number of arguments, its implementation in C actually
533 receives exactly two arguments: the first is the number of Lisp
534 arguments, and the second is the address of a block containing their
535 values.  They have types @code{int} and @w{@code{Lisp_Object *}}.
537   Within the function @code{For} itself, note the use of the macros
538 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  @code{GCPRO1} is used to ``protect''
539 a variable from garbage collection---to inform the garbage collector that
540 it must look in that variable and regard its contents as an accessible
541 object.  This is necessary whenever you call @code{Feval} or anything
542 that can directly or indirectly call @code{Feval}.  At such a time, any
543 Lisp object that you intend to refer to again must be protected somehow.
544 @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that are
545 protected in the current function.  It is necessary to do this explicitly.
547   For most data types, it suffices to protect at least one pointer to
548 the object; as long as the object is not recycled, all pointers to it
549 remain valid.  This is not so for strings, because the garbage collector
550 can move them.  When the garbage collector moves a string, it relocates
551 all the pointers it knows about; any other pointers become invalid.
552 Therefore, you must protect all pointers to strings across any point
553 where garbage collection may be possible.
555   The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you want
556 to protect two, use @code{GCPRO2} instead; repeating @code{GCPRO1} will
557 not work.  Macros @code{GCPRO3} and @code{GCPRO4} also exist.
559   These macros implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you
560 must declare these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if
561 you use @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
562 Alas, we can't explain all the tricky details here.
564   You must not use C initializers for static or global variables unless
565 the variables are never written once Emacs is dumped.  These variables
566 with initializers are allocated in an area of memory that becomes
567 read-only (on certain operating systems) as a result of dumping Emacs.
568 @xref{Pure Storage}.
570   Do not use static variables within functions---place all static
571 variables at top level in the file.  This is necessary because Emacs on
572 some operating systems defines the keyword @code{static} as a null
573 macro.  (This definition is used because those systems put all variables
574 declared static in a place that becomes read-only after dumping, whether
575 they have initializers or not.)
577   Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
578 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive and
579 store a suitable subr object in its function cell.  The code looks like
580 this:
582 @example
583 defsubr (&@var{subr-structure-name});
584 @end example
586 @noindent
587 Here @var{subr-structure-name} is the name you used as the third
588 argument to @code{DEFUN}.
590   If you add a new primitive to a file that already has Lisp primitives
591 defined in it, find the function (near the end of the file) named
592 @code{syms_of_@var{something}}, and add the call to @code{defsubr}
593 there.  If the file doesn't have this function, or if you create a new
594 file, add to it a @code{syms_of_@var{filename}} (e.g.,
595 @code{syms_of_myfile}).  Then find the spot in @file{emacs.c} where all
596 of these functions are called, and add a call to
597 @code{syms_of_@var{filename}} there.
599 @vindex byte-boolean-vars
600   The function @code{syms_of_@var{filename}} is also the place to define
601 any C variables that are to be visible as Lisp variables.
602 @code{DEFVAR_LISP} makes a C variable of type @code{Lisp_Object} visible
603 in Lisp.  @code{DEFVAR_INT} makes a C variable of type @code{int}
604 visible in Lisp with a value that is always an integer.
605 @code{DEFVAR_BOOL} makes a C variable of type @code{int} visible in Lisp
606 with a value that is either @code{t} or @code{nil}.  Note that variables
607 defined with @code{DEFVAR_BOOL} are automatically added to the list
608 @code{byte-boolean-vars} used by the byte compiler.
610   If you define a file-scope C variable of type @code{Lisp_Object},
611 you must protect it from garbage-collection by calling @code{staticpro}
612 in @code{syms_of_@var{filename}}, like this:
614 @example
615 staticpro (&@var{variable});
616 @end example
618   Here is another example function, with more complicated arguments.
619 This comes from the code in @file{window.c}, and it demonstrates the use
620 of macros and functions to manipulate Lisp objects.
622 @smallexample
623 @group
624 DEFUN ("coordinates-in-window-p", Fcoordinates_in_window_p,
625   Scoordinates_in_window_p, 2, 2,
626   "xSpecify coordinate pair: \nXExpression which evals to window: ",
627   "Return non-nil if COORDINATES is in WINDOW.\n\  
628 COORDINATES is a cons of the form (X . Y), X and Y being distances\n\
630 @end group
631 @group
632 If they are on the border between WINDOW and its right sibling,\n\
633    `vertical-line' is returned.")
634   (coordinates, window)
635      register Lisp_Object coordinates, window;
637   int x, y;
638 @end group
640 @group
641   CHECK_LIVE_WINDOW (window, 0);
642   CHECK_CONS (coordinates, 1);
643   x = XINT (Fcar (coordinates));
644   y = XINT (Fcdr (coordinates));
645 @end group
647 @group
648   switch (coordinates_in_window (XWINDOW (window), &x, &y))
649     @{
650     case 0:                     /* NOT in window at all. */
651       return Qnil;
652 @end group
654 @group
655     case 1:                     /* In text part of window. */
656       return Fcons (make_number (x), make_number (y));
657 @end group
659 @group
660     case 2:                     /* In mode line of window. */
661       return Qmode_line;
662 @end group
664 @group
665     case 3:                     /* On right border of window.  */
666       return Qvertical_line;
667 @end group
669 @group
670     default:
671       abort ();
672     @}
674 @end group
675 @end smallexample
677   Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
678 in C.  The way to call a function written in Lisp is to use
679 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
680 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
681 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
682 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
683 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
684 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
685 protect pointers from garbage collection around the call to
686 @code{Ffuncall}.
688   The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
689 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
690 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
692   @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
693 @file{lisp.h} contains the definitions for some important macros and
694 functions.
696   If you define a function which is side-effect free, update the code in
697 @file{byte-opt.el} which binds @code{side-effect-free-fns} and
698 @code{side-effect-and-error-free-fns} to include it.  This will help the
699 optimizer.
701 @node Object Internals
702 @appendixsec Object Internals
703 @cindex object internals
705   GNU Emacs Lisp manipulates many different types of data.  The actual
706 data are stored in a heap and the only access that programs have to it
707 is through pointers.  Pointers are thirty-two bits wide in most
708 implementations.  Depending on the operating system and type of machine
709 for which you compile Emacs, twenty-eight bits are used to address the
710 object, and the remaining four bits are used for a GC mark bit and the
711 tag that identifies the object's type.
713   Because Lisp objects are represented as tagged pointers, it is always
714 possible to determine the Lisp data type of any object.  The C data type
715 @code{Lisp_Object} can hold any Lisp object of any data type.  Ordinary
716 variables have type @code{Lisp_Object}, which means they can hold any
717 type of Lisp value; you can determine the actual data type only at run
718 time.  The same is true for function arguments; if you want a function
719 to accept only a certain type of argument, you must check the type
720 explicitly using a suitable predicate (@pxref{Type Predicates}).
721 @cindex type checking internals
723 @menu
724 * Buffer Internals::    Components of a buffer structure.
725 * Window Internals::    Components of a window structure.
726 * Process Internals::   Components of a process structure.
727 @end menu
729 @node Buffer Internals
730 @appendixsubsec Buffer Internals
731 @cindex internals, of buffer
732 @cindex buffer internals
734   Buffers contain fields not directly accessible by the Lisp programmer.
735 We describe them here, naming them by the names used in the C code.
736 Many are accessible indirectly in Lisp programs via Lisp primitives.
738 Two structures are used to represent buffers in C.  The
739 @code{buffer_text} structure contains fields describing the text of a
740 buffer; the @code{buffer} structure holds other fields.  In the case
741 of indirect buffers, two or more @code{buffer} structures reference
742 the same @code{buffer_text} structure.
744 Here is a list of the @code{struct buffer_text} fields:
746 @table @code
747 @item beg
748 This field contains the actual address of the buffer contents.
750 @item gpt
751 This holds the character position of the gap in the buffer.
753 @item z
754 This field contains the character position of the end of the buffer
755 text.
757 @item gpt_byte
758 Contains the byte position of the gap.
760 @item z_byte
761 Holds the byte position of the end of the buffer text.
763 @item gap_size
764 Contains the size of buffer's gap.
766 @item modiff
767 This field counts buffer-modification events for this buffer.  It is
768 incremented for each such event, and never otherwise changed.
770 @item save_modiff
771 Contains the previous value of @code{modiff}, as of the last time a
772 buffer was visited or saved in a file.
773     
774 @item overlay_modiff
775 Counts modifications to overlays analogous to @code{modiff}.
776        
777 @item beg_unchanged
778 Holds the number of characters at the start of the text that are known
779 to be unchanged since the last redisplay that finished.
780     
781 @item end_unchanged
782 Holds the number of characters at the end of the text that are known to
783 be unchanged since the last redisplay that finished.
784     
785 @item unchanged_modified
786 Contains the value of @code{modiff} at the time of the last redisplay
787 that finished.  If this value matches @code{modiff},
788 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
789 information.
790     
791 @item overlay_unchanged_modified
792 Contains the value of @code{overlay_modiff} at the time of the last
793 redisplay that finished.  If this value matches @code{overlay_modiff},
794 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
795 information.
796        
797 @item markers
798 The markers that refer to this buffer.  This is actually a single
799 marker, and successive elements in its marker @code{chain} are the other
800 markers referring to this buffer text.
802 @item intervals
803 Contains the interval tree which records the text properties of this
804 buffer.
805 @end table
807 The fields of @code{struct buffer} are:
809 @table @code
810 @item next
811 Points to the next buffer, in the chain of all buffers including killed
812 buffers.  This chain is used only for garbage collection, in order to
813 collect killed buffers properly.  Note that vectors, and most kinds of
814 objects allocated as vectors, are all on one chain, but buffers are on a
815 separate chain of their own.
817 @item own_text
818 This is a @code{struct buffer_text} structure.  In an ordinary buffer,
819 it holds the buffer contents.  In indirect buffers, this field is not
820 used.
822 @item text
823 This points to the @code{buffer_text} structure that is used for this
824 buffer.  In an ordinary buffer, this is the @code{own_text} field above.
825 In an indirect buffer, this is the @code{own_text} field of the base
826 buffer.
828 @item pt
829 Contains the character position of point in a buffer.
831 @item pt_byte
832 Contains the byte position of point in a buffer.
834 @item begv
835 This field contains the character position of the beginning of the 
836 accessible range of text in the buffer.
838 @item begv_byte
839 This field contains the byte position of the beginning of the 
840 accessible range of text in the buffer.
842 @item zv
843 This field contains the character position of the end of the 
844 accessible range of text in the buffer.
846 @item zv_byte
847 This field contains the byte position of the end of the 
848 accessible range of text in the buffer.
850 @item base_buffer
851 In an indirect buffer, this points to the base buffer.  In an ordinary
852 buffer, it is null.
854 @item local_var_flags
855 This field contains flags indicating that certain variables are local in
856 this buffer.  Such variables are declared in the C code using
857 @code{DEFVAR_PER_BUFFER}, and their buffer-local bindings are stored in
858 fields in the buffer structure itself.  (Some of these fields are
859 described in this table.)
861 @item modtime
862 This field contains the modification time of the visited file.  It is
863 set when the file is written or read.  Before writing the buffer into a
864 file, this field is compared to the modification time of the file to see
865 if the file has changed on disk.  @xref{Buffer Modification}.
867 @item auto_save_modified
868 This field contains the time when the buffer was last auto-saved.
870 @item auto_save_failure_time
871 The time at which we detected a failure to auto-save, or -1 if we didn't
872 have a failure.
874 @item last_window_start
875 This field contains the @code{window-start} position in the buffer as of
876 the last time the buffer was displayed in a window.
878 @item clip_changed
879 This flag is set when narrowing changes in a buffer.
881 @item prevent_redisplay_optimizations_p
882 this flag indicates that redisplay optimizations should not be used 
883 to display this buffer.
885 @item undo_list
886 This field points to the buffer's undo list.  @xref{Undo}.
888 @item name
889 The buffer name is a string that names the buffer.  It is guaranteed to
890 be unique.  @xref{Buffer Names}.
892 @item filename
893 The name of the file visited in this buffer, or @code{nil}.
895 @item directory
896 The directory for expanding relative file names.
898 @item save_length
899 Length of the file this buffer is visiting, when last read or saved.
900 This and other fields concerned with saving are not kept in the
901 @code{buffer_text} structure because indirect buffers are never saved.
903 @item auto_save_file_name
904 File name used for auto-saving this buffer.  This is not in the 
905 @code{buffer_text} because it's not used in indirect buffers at all.
907 @item read_only
908 Non-@code{nil} means this buffer is read-only.
910 @item mark
911 This field contains the mark for the buffer.  The mark is a marker,
912 hence it is also included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark}.
914 @item local_var_alist
915 This field contains the association list describing the buffer-local
916 variable bindings of this buffer, not including the built-in
917 buffer-local bindings that have special slots in the buffer object.
918 (Those slots are omitted from this table.)  @xref{Buffer-Local
919 Variables}.
921 @item major_mode
922 Symbol naming the major mode of this buffer, e.g., @code{lisp-mode}.
924 @item mode_name
925 Pretty name of major mode, e.g., @code{"Lisp"}.
927 @item mode_line_format
928 Mode line element that controls the format of the mode line.  If this
929 is @code{nil}, no mode line will be displayed.
931 @item header_line_format
932 This field is analoguous to @code{mode_line_format} for the mode 
933 line displayed at the top of windows.
935 @item keymap
936 This field holds the buffer's local keymap.  @xref{Keymaps}.
938 @item abbrev_table
939 This buffer's local abbrevs.
941 @item syntax_table
942 This field contains the syntax table for the buffer.  @xref{Syntax Tables}.
944 @item category_table
945 This field contains the category table for the buffer.
947 @item case_fold_search
948 The value of @code{case-fold-search} in this buffer.
950 @item tab_width
951 The value of @code{tab-width} in this buffer.
953 @item fill_column
954 The value of @code{fill-column} in this buffer.
956 @item left_margin
957 The value of @code{left-margin} in this buffer.
959 @item auto_fill_function
960 The value of @code{auto-fill-function} in this buffer.
962 @item downcase_table
963 This field contains the conversion table for converting text to lower case.
964 @xref{Case Tables}.
966 @item upcase_table
967 This field contains the conversion table for converting text to upper case.
968 @xref{Case Tables}.
970 @item case_canon_table
971 This field contains the conversion table for canonicalizing text for
972 case-folding search.  @xref{Case Tables}.
974 @item case_eqv_table
975 This field contains the equivalence table for case-folding search.
976 @xref{Case Tables}.
978 @item truncate_lines
979 The value of @code{truncate-lines} in this buffer.
981 @item ctl_arrow
982 The value of @code{ctl-arrow} in this buffer.
984 @item selective_display
985 The value of @code{selective-display} in this buffer.
987 @item selective_display_ellipsis
988 The value of @code{selective-display-ellipsis} in this buffer.
990 @item minor_modes
991 An alist of the minor modes of this buffer.
993 @item overwrite_mode
994 The value of @code{overwrite_mode} in this buffer.
996 @item abbrev_mode
997 The value of @code{abbrev-mode} in this buffer.
999 @item display_table
1000 This field contains the buffer's display table, or @code{nil} if it doesn't
1001 have one.  @xref{Display Tables}.
1003 @item save_modified
1004 This field contains the time when the buffer was last saved, as an integer.
1005 @xref{Buffer Modification}.
1007 @item mark_active
1008 This field is non-@code{nil} if the buffer's mark is active.
1010 @item overlays_before
1011 This field holds a list of the overlays in this buffer that end at or
1012 before the current overlay center position.  They are sorted in order of
1013 decreasing end position.
1015 @item overlays_after
1016 This field holds a list of the overlays in this buffer that end after
1017 the current overlay center position.  They are sorted in order of
1018 increasing beginning position.
1020 @item overlay_center
1021 This field holds the current overlay center position.  @xref{Overlays}.
1023 @item enable_multibyte_characters
1024 This field holds the buffer's local value of
1025 @code{enable-multibyte-characters}---either @code{t} or @code{nil}.
1027 @item buffer_file_coding_system
1028 The value of @code{buffer-file-coding-system} in this buffer.
1030 @item file_format
1031 The value of @code{buffer-file-format} in this buffer.
1033 @item pt_marker
1034 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1035 buffer, this holds a marker that records point for this buffer when the
1036 buffer is not current.
1038 @item begv_marker
1039 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1040 buffer, this holds a marker that records @code{begv} for this buffer
1041 when the buffer is not current.
1043 @item zv_marker
1044 In an indirect buffer, or a buffer that is the base of an indirect
1045 buffer, this holds a marker that records @code{zv} for this buffer when
1046 the buffer is not current.
1048 @item file_truename
1049 The truename of the visited file, or @code{nil}.
1051 @item invisibility_spec
1052 The value of @code{buffer-invisibility-spec} in this buffer.
1054 @item last_selected_window
1055 This is the last window that was selected with this buffer in it, or @code{nil}
1056 if that window no longer displays this buffer.
1058 @item display_count
1059 This field is incremented each time the buffer is displayed in a window.
1061 @item left_margin_width
1062 The value of @code{left-margin-width} in this buffer.
1064 @item right_margin_width
1065 The value of @code{right-margin-width} in this buffer.
1067 @item indicate_empty_lines
1068 Non-@code{nil} means indicate empty lines (lines with no text) with a
1069 small bitmap in the fringe, when using a window system that can do it.
1071 @item display_time
1072 This holds a time stamp that is updated each time this buffer is
1073 displayed in a window.
1075 @item scroll_up_aggressively
1076 The value of @code{scroll-up-aggressively} in this buffer.
1078 @item scroll_down_aggressively
1079 The value of @code{scroll-down-aggressively} in this buffer.
1080 @end table
1082 @node Window Internals
1083 @appendixsubsec Window Internals
1084 @cindex internals, of window
1085 @cindex window internals
1087   Windows have the following accessible fields:
1089 @table @code
1090 @item frame
1091 The frame that this window is on.
1093 @item mini_p
1094 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
1096 @item parent
1097 Internally, Emacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
1098 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
1099 to a window's parent.
1101 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
1102 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
1103 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
1104 leaves of the tree, which actually display buffers.
1106 The following four fields also describe the window tree structure.
1108 @item hchild
1109 In a window subdivided horizontally by child windows, the leftmost child.
1110 Otherwise, @code{nil}.
1112 @item vchild
1113 In a window subdivided vertically by child windows, the topmost child.
1114 Otherwise, @code{nil}.
1116 @item next
1117 The next sibling of this window.  It is @code{nil} in a window that is
1118 the rightmost or bottommost of a group of siblings.
1120 @item prev
1121 The previous sibling of this window.  It is @code{nil} in a window that
1122 is the leftmost or topmost of a group of siblings.
1124 @item left
1125 This is the left-hand edge of the window, measured in columns.  (The
1126 leftmost column on the screen is @w{column 0}.)
1128 @item top
1129 This is the top edge of the window, measured in lines.  (The top line on
1130 the screen is @w{line 0}.)
1132 @item height
1133 The height of the window, measured in lines.
1135 @item width
1136 The width of the window, measured in columns.  This width includes the
1137 scroll bar and fringes, and/or the separator line on the right of the
1138 window (if any).
1140 @item buffer
1141 The buffer that the window is displaying.  This may change often during
1142 the life of the window.
1144 @item start
1145 The position in the buffer that is the first character to be displayed
1146 in the window.
1148 @item pointm
1149 @cindex window point internals
1150 This is the value of point in the current buffer when this window is
1151 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
1153 @item force_start
1154 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
1155 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
1156 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
1157 window to show the text around point, it moves point to a location that
1158 is on the screen.
1160 @item frozen_window_start_p
1161 This field is set temporarily to 1 to indicate to redisplay that 
1162 @code{start} of this window should not be changed, even if point
1163 gets invisible.
1165 @item start_at_line_beg
1166 Non-@code{nil} means current value of @code{start} was the beginning of a line
1167 when it was chosen.
1169 @item too_small_ok
1170 Non-@code{nil} means don't delete this window for becoming ``too small''.
1172 @item height_fixed_p
1173 This field is temporarily set to 1 to fix the height of the selected
1174 window when the echo area is resized.
1176 @item use_time
1177 This is the last time that the window was selected.  The function
1178 @code{get-lru-window} uses this field.
1180 @item sequence_number
1181 A unique number assigned to this window when it was created.
1183 @item last_modified
1184 The @code{modiff} field of the window's buffer, as of the last time
1185 a redisplay completed in this window.
1187 @item last_overlay_modified
1188 The @code{overlay_modiff} field of the window's buffer, as of the last
1189 time a redisplay completed in this window.
1191 @item last_point
1192 The buffer's value of point, as of the last time a redisplay completed
1193 in this window.
1195 @item last_had_star
1196 A non-@code{nil} value means the window's buffer was ``modified'' when the
1197 window was last updated.
1199 @item vertical_scroll_bar
1200 This window's vertical scroll bar.
1202 @item left_margin_width
1203 The width of the left margin in this window, or @code{nil} not to
1204 specify it (in which case the buffer's value of @code{left-margin-width}
1205 is used.
1207 @item right_margin_width
1208 Likewise for the right margin.
1210 @ignore
1211 @item last_mark_x
1212 @item last_mark_y
1213 ???Not used.
1214 @end ignore
1216 @item window_end_pos
1217 This is computed as @code{z} minus the buffer position of the last glyph
1218 in the current matrix of the window.  The value is only valid if
1219 @code{window_end_valid} is not @code{nil}.
1221 @item window_end_bytepos
1222 The byte position corresponding to @code{window_end_pos}.
1224 @item window_end_vpos
1225 The window-relative vertical position of the line containing
1226 @code{window_end_pos}.
1228 @item window_end_valid
1229 This field is set to a non-@code{nil} value if @code{window_end_pos} is truly
1230 valid.  This is @code{nil} if nontrivial redisplay is preempted since in that
1231 case the display that @code{window_end_pos} was computed for did not get
1232 onto the screen.
1234 @item redisplay_end_trigger
1235 If redisplay in this window goes beyond this buffer position, it runs
1236 run the @code{redisplay-end-trigger-hook}.
1238 @ignore
1239 @item orig_height
1240 @item orig_top
1241 ??? Are temporary storage areas.
1242 @end ignore
1244 @item cursor
1245 A structure describing where the cursor is in this window.
1247 @item last_cursor
1248 The value of @code{cursor} as of the last redisplay that finished.
1250 @item phys_cursor
1251 A structure describing where the cursor of this window physically is.
1253 @item phys_cursor_type
1254 The type of cursor that was last displayed on this window.
1256 @item phys_cursor_on_p
1257 This field is non-zero if the cursor is physically on.
1259 @item cursor_off_p
1260 Non-zero means the cursor in this window is logically on.
1262 @item last_cursor_off_p
1263 This field contains the value of @code{cursor_off_p} as of the time of
1264 the last redisplay.
1266 @item must_be_updated_p
1267 This is set to 1 during redisplay when this window must be updated.
1269 @item hscroll
1270 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
1271 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
1273 @item vscroll
1274 Vertical scroll amount, in pixels.  Normally, this is 0.
1276 @item dedicated
1277 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
1279 @item display_table
1280 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
1282 @item update_mode_line
1283 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
1285 @item base_line_number
1286 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
1287 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
1289 @item base_line_pos
1290 The position in the buffer for which the line number is known, or
1291 @code{nil} meaning none is known.
1293 @item region_showing
1294 If the region (or part of it) is highlighted in this window, this field
1295 holds the mark position that made one end of that region.  Otherwise,
1296 this field is @code{nil}.
1298 @item column_number_displayed
1299 The column number currently displayed in this window's mode line, or @code{nil}
1300 if column numbers are not being displayed.
1302 @item current_matrix
1303 A glyph matrix describing the current display of this window.
1305 @item desired_matrix
1306 A glyph matrix describing the desired display of this window.
1307 @end table
1309 @node Process Internals
1310 @appendixsubsec Process Internals
1311 @cindex internals, of process
1312 @cindex process internals
1314   The fields of a process are:
1316 @table @code
1317 @item name
1318 A string, the name of the process.
1320 @item command
1321 A list containing the command arguments that were used to start this
1322 process.
1324 @item filter
1325 A function used to accept output from the process instead of a buffer,
1326 or @code{nil}.
1328 @item sentinel
1329 A function called whenever the process receives a signal, or @code{nil}.
1331 @item buffer
1332 The associated buffer of the process.
1334 @item pid
1335 An integer, the Unix process @sc{id}.
1337 @item childp
1338 A flag, non-@code{nil} if this is really a child process.
1339 It is @code{nil} for a network connection.
1341 @item mark
1342 A marker indicating the position of the end of the last output from this
1343 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
1344 of the buffer.
1346 @item kill_without_query
1347 If this is non-@code{nil}, killing Emacs while this process is still
1348 running does not ask for confirmation about killing the process.
1350 @item raw_status_low
1351 @itemx raw_status_high
1352 These two fields record 16 bits each of the process status returned by
1353 the @code{wait} system call.
1355 @item status
1356 The process status, as @code{process-status} should return it.
1358 @item tick
1359 @itemx update_tick
1360 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
1361 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
1362 message in the process buffer.
1364 @item pty_flag
1365 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a @sc{pty};
1366 @code{nil} if it uses a pipe.
1368 @item infd
1369 The file descriptor for input from the process.
1371 @item outfd
1372 The file descriptor for output to the process.
1374 @item subtty
1375 The file descriptor for the terminal that the subprocess is using.  (On
1376 some systems, there is no need to record this, so the value is
1377 @code{nil}.)
1379 @item tty_name
1380 The name of the terminal that the subprocess is using,
1381 or @code{nil} if it is using pipes.
1383 @item decode_coding_system
1384 Coding-system for decoding the input from this process.
1386 @item decoding_buf
1387 A working buffer for decoding.
1389 @item decoding_carryover
1390 Size of carryover in decoding.
1392 @item encode_coding_system
1393 Coding-system for encoding the output to this process.
1395 @item encoding_buf
1396 A working buffer for enecoding.
1398 @item encoding_carryover
1399 Size of carryover in encoding.
1401 @item inherit_coding_system_flag
1402 Flag to set @code{coding-system} of the process buffer from the
1403 coding system used to decode process output.
1404 @end table