(Fset_process_window_size): New function.
[emacs.git] / lispref / eval.texi
blobc9b851f6b548fd83da8bb275e85811b70ff24b9b
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994 Free Software Foundation, Inc. 
4 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
5 @setfilename ../info/eval
6 @node Evaluation, Control Structures, Symbols, Top
7 @chapter Evaluation
8 @cindex evaluation
9 @cindex  interpreter
10 @cindex interpreter
11 @cindex value of expression
13   The @dfn{evaluation} of expressions in Emacs Lisp is performed by the
14 @dfn{Lisp interpreter}---a program that receives a Lisp object as input
15 and computes its @dfn{value as an expression}.  How it does this depends
16 on the data type of the object, according to rules described in this
17 chapter.  The interpreter runs automatically to evaluate portions of
18 your program, but can also be called explicitly via the Lisp primitive
19 function @code{eval}.
21 @ifinfo
22 @menu
23 * Intro Eval::  Evaluation in the scheme of things.
24 * Eval::        How to invoke the Lisp interpreter explicitly.
25 * Forms::       How various sorts of objects are evaluated.
26 * Quoting::     Avoiding evaluation (to put constants in the program).
27 @end menu
29 @node Intro Eval
30 @section Introduction to Evaluation
32   The Lisp interpreter, or evaluator, is the program which computes
33 the value of an expression which is given to it.  When a function 
34 written in Lisp is called, the evaluator computes the value of the
35 function by evaluating the expressions in the function body.  Thus,
36 running any Lisp program really means running the Lisp interpreter.
38   How the evaluator handles an object depends primarily on the data
39 type of the object.
40 @end ifinfo
42 @cindex forms
43 @cindex expression
44   A Lisp object which is intended for evaluation is called an
45 @dfn{expression} or a @dfn{form}.  The fact that expressions are data
46 objects and not merely text is one of the fundamental differences
47 between Lisp-like languages and typical programming languages.  Any
48 object can be evaluated, but in practice only numbers, symbols, lists
49 and strings are evaluated very often.
51   It is very common to read a Lisp expression and then evaluate the
52 expression, but reading and evaluation are separate activities, and
53 either can be performed alone.  Reading per se does not evaluate
54 anything; it converts the printed representation of a Lisp object to the
55 object itself.  It is up to the caller of @code{read} whether this
56 object is a form to be evaluated, or serves some entirely different
57 purpose.  @xref{Input Functions}.
59   Do not confuse evaluation with command key interpretation.  The
60 editor command loop translates keyboard input into a command (an
61 interactively callable function) using the active keymaps, and then
62 uses @code{call-interactively} to invoke the command.  The execution of
63 the command itself involves evaluation if the command is written in
64 Lisp, but that is not a part of command key interpretation itself.
65 @xref{Command Loop}.
67 @cindex recursive evaluation
68   Evaluation is a recursive process.  That is, evaluation of a form may
69 call @code{eval} to evaluate parts of the form.  For example, evaluation
70 of a function call first evaluates each argument of the function call,
71 and then evaluates each form in the function body.  Consider evaluation
72 of the form @code{(car x)}: the subform @code{x} must first be evaluated
73 recursively, so that its value can be passed as an argument to the
74 function @code{car}.
76 @cindex environment
77   The evaluation of forms takes place in a context called the
78 @dfn{environment}, which consists of the current values and bindings of
79 all Lisp variables.@footnote{This definition of ``environment'' is
80 specifically not intended to include all the data which can affect the
81 result of a program.}  Whenever the form refers to a variable without
82 creating a new binding for it, the value of the binding in the current
83 environment is used.  @xref{Variables}.
85 @cindex side effect
86   Evaluation of a form may create new environments for recursive
87 evaluation by binding variables (@pxref{Local Variables}).  These
88 environments are temporary and vanish by the time evaluation of the form
89 is complete.  The form may also make changes that persist; these changes
90 are called @dfn{side effects}.  An example of a form that produces side
91 effects is @code{(setq foo 1)}.
93   Finally, evaluation of one particular function call, @code{byte-code},
94 invokes the @dfn{byte-code interpreter} on its arguments.  Although the
95 byte-code interpreter is not the same as the Lisp interpreter, it uses
96 the same environment as the Lisp interpreter, and may on occasion invoke
97 the Lisp interpreter.  (@xref{Byte Compilation}.)
99   The details of what evaluation means for each kind of form are
100 described below (@pxref{Forms}).
102 @node Eval
103 @section Eval
105   Most often, forms are evaluated automatically, by virtue of their
106 occurrence in a program being run.  On rare occasions, you may need to
107 write code that evaluates a form that is computed at run time, such as
108 after reading a form from text being edited or getting one from a
109 property list.  On these occasions, use the @code{eval} function.
111     The functions and variables described in this section evaluate
112 forms, specify limits to the evaluation process, or record recently
113 returned values.  Loading a file also does evaluation
114 (@pxref{Loading}).
116 @defun eval form
117 This is the basic function for performing evaluation.  It evaluates
118 @var{form} in the current environment and returns the result.  How the
119 evaluation proceeds depends on the type of the object (@pxref{Forms}).
121 Since @code{eval} is a function, the argument expression that appears
122 in a call to @code{eval} is evaluated twice: once as preparation before
123 @code{eval} is called, and again by the @code{eval} function itself.
124 Here is an example:
126 @example
127 @group
128 (setq foo 'bar)
129      @result{} bar
130 @end group
131 @group
132 (setq bar 'baz)
133      @result{} baz
134 ;; @r{@code{eval} receives argument @code{bar}, which is the value of @code{foo}}
135 (eval foo)
136      @result{} baz
137 @end group
138 @end example
140 The number of currently active calls to @code{eval} is limited to
141 @code{max-lisp-eval-depth} (see below).
142 @end defun
144 @cindex evaluation of buffer contents
145 @deffn Command eval-current-buffer &optional stream
146 This function evaluates the forms in the current buffer.  It reads
147 forms from the buffer and calls @code{eval} on them until the end of the
148 buffer is reached, or until an error is signaled and not handled.
150 If @var{stream} is supplied, the variable @code{standard-output} is
151 bound to @var{stream} during the evaluation (@pxref{Output
152 Functions}).
154 @code{eval-current-buffer} always returns @code{nil}.
155 @end deffn
157 @deffn Command eval-region start end &optional stream
158 This function evaluates the forms in the current buffer in the region
159 defined by the positions @var{start} and @var{end}.  It reads forms from
160 the region and calls @code{eval} on them until the end of the region is
161 reached, or until an error is signaled and not handled.
163 If @var{stream} is supplied, @code{standard-output} is bound to it
164 for the duration of the command.
166 @code{eval-region} always returns @code{nil}.
167 @end deffn
169 @defvar max-lisp-eval-depth
170 This variable defines the maximum depth allowed in calls to @code{eval},
171 @code{apply}, and @code{funcall} before an error is signaled (with error
172 message @code{"Lisp nesting exceeds max-lisp-eval-depth"}).  This counts
173 calling the functions mentioned in Lisp expression, and recursive
174 evaluation of function call arguments and function body forms.
176 This limit, with the associated error when it is exceeded, is one way
177 that Lisp avoids infinite recursion on an ill-defined function.
178 @cindex Lisp nesting error
180 The default value of this variable is 200.  If you set it to a value
181 less than 100, Lisp will reset it to 100 if the given value is reached.
183 @code{max-specpdl-size} provides another limit on nesting.
184 @xref{Local Variables}.
185 @end defvar
187 @defvar values
188 The value of this variable is a list of the values returned by all the
189 expressions which were read from buffers (including the minibuffer),
190 evaluated, and printed.  The elements are ordered most recent first.
192 @example
193 @group
194 (setq x 1)
195      @result{} 1
196 @end group
197 @group
198 (list 'A (1+ 2) auto-save-default)
199      @result{} (A 3 t)
200 @end group
201 @group
202 values
203      @result{} ((A 3 t) 1 @dots{})
204 @end group
205 @end example
207 This variable is useful for referring back to values of forms recently
208 evaluated.  It is generally a bad idea to print the value of
209 @code{values} itself, since this may be very long.  Instead, examine
210 particular elements, like this:
212 @example
213 @group
214 ;; @r{Refer to the most recent evaluation result.}
215 (nth 0 values)
216      @result{} (A 3 t)
217 @end group
218 @group
219 ;; @r{That put a new element on,}
220 ;;   @r{so all elements move back one.}
221 (nth 1 values)
222      @result{} (A 3 t)
223 @end group
224 @group
225 ;; @r{This gets the element that was next-to-last}
226 ;;   @r{before this example.}
227 (nth 3 values)
228      @result{} 1
229 @end group
230 @end example
231 @end defvar
233 @node Forms
234 @section Kinds of Forms
236   A Lisp object that is intended to be evaluated is called a @dfn{form}.
237 How Emacs evaluates a form depends on its data type.  Emacs has three
238 different kinds of form that are evaluated differently: symbols, lists,
239 and ``all other types''.  This section describes all three kinds,
240 starting with ``all other types'' which are self-evaluating forms.
242 @menu
243 * Self-Evaluating Forms::   Forms that evaluate to themselves.
244 * Symbol Forms::            Symbols evaluate as variables.
245 * Classifying Lists::       How to distinguish various sorts of list forms.
246 * Function Indirection::    When a symbol appears as the car of a list,
247                               we find the real function via the symbol.
248 * Function Forms::          Forms that call functions.
249 * Macro Forms::             Forms that call macros.
250 * Special Forms::           ``Special forms'' are idiosyncratic primitives,
251                               most of them extremely important.
252 * Autoloading::             Functions set up to load files
253                               containing their real definitions.
254 @end menu
256 @node Self-Evaluating Forms
257 @subsection Self-Evaluating Forms
258 @cindex vector evaluation
259 @cindex literal evaluation
260 @cindex self-evaluating form
262   A @dfn{self-evaluating form} is any form that is not a list or symbol.
263 Self-evaluating forms evaluate to themselves: the result of evaluation
264 is the same object that was evaluated.  Thus, the number 25 evaluates to
265 25, and the string @code{"foo"} evaluates to the string @code{"foo"}.
266 Likewise, evaluation of a vector does not cause evaluation of the
267 elements of the vector---it returns the same vector with its contents
268 unchanged.
270 @example
271 @group
272 '123               ; @r{An object, shown without evaluation.}
273      @result{} 123
274 @end group
275 @group
276 123                ; @r{Evaluated as usual---result is the same.}
277      @result{} 123
278 @end group
279 @group
280 (eval '123)        ; @r{Evaluated ``by hand''---result is the same.}
281      @result{} 123
282 @end group
283 @group
284 (eval (eval '123)) ; @r{Evaluating twice changes nothing.}
285      @result{} 123
286 @end group
287 @end example
289   It is common to write numbers, characters, strings, and even vectors
290 in Lisp code, taking advantage of the fact that they self-evaluate.
291 However, it is quite unusual to do this for types that lack a read
292 syntax, because there's no way to write them textually; however, it is
293 possible to construct Lisp expressions containing these types by means
294 of a Lisp program.  Here is an example:
296 @example
297 @group
298 ;; @r{Build an expression containing a buffer object.}
299 (setq buffer (list 'print (current-buffer)))
300      @result{} (print #<buffer eval.texi>)
301 @end group
302 @group
303 ;; @r{Evaluate it.}
304 (eval buffer)
305      @print{} #<buffer eval.texi>
306      @result{} #<buffer eval.texi>
307 @end group
308 @end example
310 @node Symbol Forms
311 @subsection Symbol Forms
312 @cindex symbol evaluation
314   When a symbol is evaluated, it is treated as a variable.  The result
315 is the variable's value, if it has one.  If it has none (if its value
316 cell is void), an error is signaled.  For more information on the use of
317 variables, see @ref{Variables}.
319   In the following example, we set the value of a symbol with
320 @code{setq}.  Then we evaluate the symbol, and get back the value that
321 @code{setq} stored.
323 @example
324 @group
325 (setq a 123)
326      @result{} 123
327 @end group
328 @group
329 (eval 'a)
330      @result{} 123
331 @end group
332 @group
334      @result{} 123
335 @end group
336 @end example
338   The symbols @code{nil} and @code{t} are treated specially, so that the
339 value of @code{nil} is always @code{nil}, and the value of @code{t} is
340 always @code{t}.  Thus, these two symbols act like self-evaluating
341 forms, even though @code{eval} treats them like any other symbol.
343 @node Classifying Lists
344 @subsection Classification of List Forms
345 @cindex list form evaluation
347   A form that is a nonempty list is either a function call, a macro
348 call, or a special form, according to its first element.  These three
349 kinds of forms are evaluated in different ways, described below.  The
350 remaining list elements constitute the @dfn{arguments} for the function,
351 macro, or special form.
353   The first step in evaluating a nonempty list is to examine its first
354 element.  This element alone determines what kind of form the list is
355 and how the rest of the list is to be processed.  The first element is
356 @emph{not} evaluated, as it would be in some Lisp dialects such as
357 Scheme.
359 @node Function Indirection
360 @subsection Symbol Function Indirection
361 @cindex symbol function indirection
362 @cindex indirection
363 @cindex void function
365   If the first element of the list is a symbol then evaluation examines
366 the symbol's function cell, and uses its contents instead of the
367 original symbol.  If the contents are another symbol, this process,
368 called @dfn{symbol function indirection}, is repeated until it obtains a
369 non-symbol.  @xref{Function Names}, for more information about using a
370 symbol as a name for a function stored in the function cell of the
371 symbol.
373   One possible consequence of this process is an infinite loop, in the
374 event that a symbol's function cell refers to the same symbol.  Or a
375 symbol may have a void function cell, in which case the subroutine
376 @code{symbol-function} signals a @code{void-function} error.  But if
377 neither of these things happens, we eventually obtain a non-symbol,
378 which ought to be a function or other suitable object.
380 @kindex invalid-function
381 @cindex invalid function
382   More precisely, we should now have a Lisp function (a lambda
383 expression), a byte-code function, a primitive function, a Lisp macro, a
384 special form, or an autoload object.  Each of these types is a case
385 described in one of the following sections.  If the object is not one of
386 these types, the error @code{invalid-function} is signaled.
388   The following example illustrates the symbol indirection process.  We
389 use @code{fset} to set the function cell of a symbol and
390 @code{symbol-function} to get the function cell contents
391 (@pxref{Function Cells}).  Specifically, we store the symbol @code{car}
392 into the function cell of @code{first}, and the symbol @code{first} into
393 the function cell of @code{erste}.
395 @smallexample
396 @group
397 ;; @r{Build this function cell linkage:}
398 ;;   -------------       -----        -------        -------
399 ;;  | #<subr car> | <-- | car |  <-- | first |  <-- | erste |
400 ;;   -------------       -----        -------        -------
401 @end group
402 @end smallexample
404 @smallexample
405 @group
406 (symbol-function 'car)
407      @result{} #<subr car>
408 @end group
409 @group
410 (fset 'first 'car)
411      @result{} car
412 @end group
413 @group
414 (fset 'erste 'first)
415      @result{} first
416 @end group
417 @group
418 (erste '(1 2 3))   ; @r{Call the function referenced by @code{erste}.}
419      @result{} 1
420 @end group
421 @end smallexample
423   By contrast, the following example calls a function without any symbol
424 function indirection, because the first element is an anonymous Lisp
425 function, not a symbol.
427 @smallexample
428 @group
429 ((lambda (arg) (erste arg))
430  '(1 2 3)) 
431      @result{} 1
432 @end group
433 @end smallexample
435 @noindent
436 After that function is called, its body is evaluated; this does
437 involve symbol function indirection when calling @code{erste}.
439   The built-in function @code{indirect-function} provides an easy way to
440 perform symbol function indirection explicitly.
442 @c Emacs 19 feature
443 @defun indirect-function function
444 This function returns the meaning of @var{function} as a function.  If
445 @var{function} is a symbol, then it finds @var{function}'s function
446 definition and starts over with that value.  If @var{function} is not a
447 symbol, then it returns @var{function} itself.
449 Here is how you could define @code{indirect-function} in Lisp:
451 @smallexample
452 (defun indirect-function (function)
453   (if (symbolp function)
454       (indirect-function (symbol-function function))
455     function))
456 @end smallexample
457 @end defun
459 @node Function Forms
460 @subsection Evaluation of Function Forms
461 @cindex function form evaluation
462 @cindex function call
464   If the first element of a list being evaluated is a Lisp function
465 object, byte-code object or primitive function object, then that list is
466 a @dfn{function call}.  For example, here is a call to the function
467 @code{+}:
469 @example
470 (+ 1 x)
471 @end example
473   The first step ni evaluating a function call is to evaluate the
474 remaining elements of the list in the order they appear.  The results
475 are the actual argument values, one value for each list element.  The
476 next step is to call the function with this list of arguments,
477 effectively using the function @code{apply} (@pxref{Calling Functions}).
478 If the function is written in Lisp, the arguments are used to bind the
479 argument variables of the function (@pxref{Lambda Expressions}); then
480 the forms in the function body are evaluated in order, and the value of
481 the last body form becomes the value of the function call.
483 @node Macro Forms
484 @subsection Lisp Macro Evaluation
485 @cindex macro call evaluation
487   If the first element of a list being evaluated is a macro object, then
488 the list is a @dfn{macro call}.  When a macro call is evaluated, the
489 elements of the rest of the list are @emph{not} initially evaluated.
490 Instead, these elements themselves are used as the arguments of the
491 macro.  The macro definition computes a replacement form, called the
492 @dfn{expansion} of the macro, to be evaluated in place of the original
493 form.  The expansion may be any sort of form: a self-evaluating
494 constant, a symbol or a list.  If the expansion is itself a macro call,
495 this process of expansion repeats until some other sort of form results.
497   Normally, the argument expressions are not evaluated as part of
498 computing the macro expansion, but instead appear as part of the
499 expansion, so they are evaluated when the expansion is evaluated.
501   For example, given a macro defined as follows:
503 @example
504 @group
505 (defmacro cadr (x)
506   (list 'car (list 'cdr x)))
507 @end group
508 @end example
510 @noindent
511 an expression such as @code{(cadr (assq 'handler list))} is a macro
512 call, and its expansion is:
514 @example
515 (car (cdr (assq 'handler list)))
516 @end example
518 @noindent
519 Note that the argument @code{(assq 'handler list)} appears in the
520 expansion.
522 @xref{Macros}, for a complete description of Emacs Lisp macros.
524 @node Special Forms
525 @subsection Special Forms
526 @cindex special form evaluation
528   A @dfn{special form} is a primitive function specially marked so that
529 its arguments are not all evaluated.  Most special forms define control
530 structures or perform variable bindings---things which functions cannot
533   Each special form has its own rules for which arguments are evaluated
534 and which are used without evaluation.  Whether a particular argument is
535 evaluated may depend on the results of evaluating other arguments.
537   Here is a list, in alphabetical order, of all of the special forms in
538 Emacs Lisp with a reference to where each is described.
540 @table @code
541 @item and
542 @pxref{Combining Conditions}
544 @item catch
545 @pxref{Catch and Throw}
547 @item cond
548 @pxref{Conditionals}
550 @item condition-case
551 @pxref{Handling Errors}
553 @item defconst
554 @pxref{Defining Variables}
556 @item defmacro
557 @pxref{Defining Macros}
559 @item defun
560 @pxref{Defining Functions}
562 @item defvar
563 @pxref{Defining Variables}
565 @item function
566 @pxref{Anonymous Functions}
568 @item if
569 @pxref{Conditionals}
571 @item interactive
572 @pxref{Interactive Call}
574 @item let
575 @itemx let*
576 @pxref{Local Variables}
578 @item or
579 @pxref{Combining Conditions}
581 @item prog1
582 @itemx prog2
583 @itemx progn
584 @pxref{Sequencing}
586 @item quote
587 @pxref{Quoting}
589 @item save-excursion
590 @pxref{Excursions}
592 @item save-restriction
593 @pxref{Narrowing}
595 @item save-window-excursion
596 @pxref{Window Configurations}
598 @item setq
599 @pxref{Setting Variables}
601 @item setq-default
602 @pxref{Creating Buffer-Local}
604 @item track-mouse
605 @pxref{Mouse Tracking}
607 @item unwind-protect
608 @pxref{Nonlocal Exits}
610 @item while
611 @pxref{Iteration}
613 @item with-output-to-temp-buffer
614 @pxref{Temporary Displays}
615 @end table
617 @cindex CL note---special forms compared
618 @quotation
619 @b{Common Lisp note:} here are some comparisons of special forms in
620 GNU Emacs Lisp and Common Lisp.  @code{setq}, @code{if}, and
621 @code{catch} are special forms in both Emacs Lisp and Common Lisp.
622 @code{defun} is a special form in Emacs Lisp, but a macro in Common
623 Lisp.  @code{save-excursion} is a special form in Emacs Lisp, but
624 doesn't exist in Common Lisp.  @code{throw} is a special form in
625 Common Lisp (because it must be able to throw multiple values), but it
626 is a function in Emacs Lisp (which doesn't have multiple
627 values).@refill
628 @end quotation
630 @node Autoloading
631 @subsection Autoloading
633   The @dfn{autoload} feature allows you to call a function or macro
634 whose function definition has not yet been loaded into Emacs.  It
635 specifies which file contains the definition.  When an autoload object
636 appears as a symbol's function definition, calling that symbol as a
637 function automatically loads the specified file; then it calls the real
638 definition loaded from that file.  @xref{Autoload}.
640 @node Quoting
641 @section Quoting
642 @cindex quoting
644   The special form @code{quote} returns its single argument
645 ``unchanged''.
647 @defspec quote object
648 This special form returns @var{object}, without evaluating it.  This
649 provides a way to include constant symbols and lists, which are not
650 self-evaluating objects, in a program.  (It is not necessary to quote
651 self-evaluating objects such as numbers, strings, and vectors.)
653 @cindex @samp{'} for quoting
654 @cindex quoting using apostrophe
655 @cindex apostrophe for quoting
656 Because @code{quote} is used so often in programs, Lisp provides a
657 convenient read syntax for it.  An apostrophe character (@samp{'})
658 followed by a Lisp object (in read syntax) expands to a list whose first
659 element is @code{quote}, and whose second element is the object.  Thus,
660 the read syntax @code{'x} is an abbreviation for @code{(quote x)}.
662 Here are some examples of expressions that use @code{quote}:
664 @example
665 @group
666 (quote (+ 1 2))
667      @result{} (+ 1 2)
668 @end group
669 @group
670 (quote foo)
671      @result{} foo
672 @end group
673 @group
674 'foo
675      @result{} foo
676 @end group
677 @group
678 ''foo
679      @result{} (quote foo)
680 @end group
681 @group
682 '(quote foo)
683      @result{} (quote foo)
684 @end group
685 @group
686 ['foo]
687      @result{} [(quote foo)]
688 @end group
689 @end example
690 @end defspec
692   Other quoting constructs include @code{function} (@pxref{Anonymous
693 Functions}), which causes an anonymous lambda expression written in Lisp
694 to be compiled, and @code{`} (@pxref{Backquote}), which is used to quote
695 only part of a list, while computing and substituting other parts.