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[emacs.git] / lispref / symbols.texi
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1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1998, 1999
4 @c   Free Software Foundation, Inc.
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @setfilename ../info/symbols
7 @node Symbols, Evaluation, Hash Tables, Top
8 @chapter Symbols
9 @cindex symbol
11   A @dfn{symbol} is an object with a unique name.  This chapter
12 describes symbols, their components, their property lists, and how they
13 are created and interned.  Separate chapters describe the use of symbols
14 as variables and as function names; see @ref{Variables}, and
15 @ref{Functions}.  For the precise read syntax for symbols, see
16 @ref{Symbol Type}.
18   You can test whether an arbitrary Lisp object is a symbol
19 with @code{symbolp}:
21 @defun symbolp object
22 This function returns @code{t} if @var{object} is a symbol, @code{nil}
23 otherwise.
24 @end defun
26 @menu
27 * Symbol Components::        Symbols have names, values, function definitions
28                                and property lists.
29 * Definitions::              A definition says how a symbol will be used.
30 * Creating Symbols::         How symbols are kept unique.
31 * Property Lists::           Each symbol has a property list
32                                for recording miscellaneous information.
33 @end menu
35 @node Symbol Components, Definitions, Symbols, Symbols
36 @section Symbol Components
37 @cindex symbol components
39   Each symbol has four components (or ``cells''), each of which
40 references another object:
42 @table @asis
43 @item Print name
44 @cindex print name cell
45 The @dfn{print name cell} holds a string that names the symbol for
46 reading and printing.  See @code{symbol-name} in @ref{Creating Symbols}.
48 @item Value
49 @cindex value cell
50 The @dfn{value cell} holds the current value of the symbol as a
51 variable.  When a symbol is used as a form, the value of the form is the
52 contents of the symbol's value cell.  See @code{symbol-value} in
53 @ref{Accessing Variables}.
55 @item Function
56 @cindex function cell
57 The @dfn{function cell} holds the function definition of the symbol.
58 When a symbol is used as a function, its function definition is used in
59 its place.  This cell is also used to make a symbol stand for a keymap
60 or a keyboard macro, for editor command execution.  Because each symbol
61 has separate value and function cells, variables names and function names do
62 not conflict.  See @code{symbol-function} in @ref{Function Cells}.
64 @item Property list
65 @cindex property list cell
66 The @dfn{property list cell} holds the property list of the symbol.  See
67 @code{symbol-plist} in @ref{Property Lists}.
68 @end table
70   The print name cell always holds a string, and cannot be changed.  The
71 other three cells can be set individually to any specified Lisp object.
73   The print name cell holds the string that is the name of the symbol.
74 Since symbols are represented textually by their names, it is important
75 not to have two symbols with the same name.  The Lisp reader ensures
76 this: every time it reads a symbol, it looks for an existing symbol with
77 the specified name before it creates a new one.  (In GNU Emacs Lisp,
78 this lookup uses a hashing algorithm and an obarray; see @ref{Creating
79 Symbols}.)
81   The value cell holds the symbol's value as a variable
82 (@pxref{Variables}).  That is what you get if you evaluate the symbol as
83 a Lisp expression (@pxref{Evaluation}).  Any Lisp object is a legitimate
84 value.  Certain symbols have values that cannot be changed; these
85 include @code{nil} and @code{t}, and any symbol whose name starts with
86 @samp{:} (those are called @dfn{keywords}).  @xref{Constant Variables}.
88   We often refer to ``the function @code{foo}'' when we really mean
89 the function stored in the function cell of the symbol @code{foo}.  We
90 make the distinction explicit only when necessary.  In normal
91 usage, the function cell usually contains a function
92 (@pxref{Functions}) or a macro (@pxref{Macros}), as that is what the
93 Lisp interpreter expects to see there (@pxref{Evaluation}).  Keyboard
94 macros (@pxref{Keyboard Macros}), keymaps (@pxref{Keymaps}) and
95 autoload objects (@pxref{Autoloading}) are also sometimes stored in
96 the function cells of symbols.
98   The property list cell normally should hold a correctly formatted
99 property list (@pxref{Property Lists}), as a number of functions expect
100 to see a property list there.
102   The function cell or the value cell may be @dfn{void}, which means
103 that the cell does not reference any object.  (This is not the same
104 thing as holding the symbol @code{void}, nor the same as holding the
105 symbol @code{nil}.)  Examining a function or value cell that is void
106 results in an error, such as @samp{Symbol's value as variable is void}.
108   The four functions @code{symbol-name}, @code{symbol-value},
109 @code{symbol-plist}, and @code{symbol-function} return the contents of
110 the four cells of a symbol.  Here as an example we show the contents of
111 the four cells of the symbol @code{buffer-file-name}:
113 @example
114 (symbol-name 'buffer-file-name)
115      @result{} "buffer-file-name"
116 (symbol-value 'buffer-file-name)
117      @result{} "/gnu/elisp/symbols.texi"
118 (symbol-plist 'buffer-file-name)
119      @result{} (variable-documentation 29529)
120 (symbol-function 'buffer-file-name)
121      @result{} #<subr buffer-file-name>
122 @end example
124 @noindent
125 Because this symbol is the variable which holds the name of the file
126 being visited in the current buffer, the value cell contents we see are
127 the name of the source file of this chapter of the Emacs Lisp Manual.
128 The property list cell contains the list @code{(variable-documentation
129 29529)} which tells the documentation functions where to find the
130 documentation string for the variable @code{buffer-file-name} in the
131 @file{DOC-@var{version}} file.  (29529 is the offset from the beginning
132 of the @file{DOC-@var{version}} file to where that documentation string
133 begins---see @ref{Documentation Basics}.)  The function cell contains
134 the function for returning the name of the file.
135 @code{buffer-file-name} names a primitive function, which has no read
136 syntax and prints in hash notation (@pxref{Primitive Function Type}).  A
137 symbol naming a function written in Lisp would have a lambda expression
138 (or a byte-code object) in this cell.
140 @node Definitions, Creating Symbols, Symbol Components, Symbols
141 @section Defining Symbols
142 @cindex definition of a symbol
144   A @dfn{definition} in Lisp is a special form that announces your
145 intention to use a certain symbol in a particular way.  In Emacs Lisp,
146 you can define a symbol as a variable, or define it as a function (or
147 macro), or both independently.
149   A definition construct typically specifies a value or meaning for the
150 symbol for one kind of use, plus documentation for its meaning when used
151 in this way.  Thus, when you define a symbol as a variable, you can
152 supply an initial value for the variable, plus documentation for the
153 variable.
155   @code{defvar} and @code{defconst} are special forms that define a
156 symbol as a global variable.  They are documented in detail in
157 @ref{Defining Variables}.  For defining user option variables that can
158 be customized, use @code{defcustom} (@pxref{Customization}).
160   @code{defun} defines a symbol as a function, creating a lambda
161 expression and storing it in the function cell of the symbol.  This
162 lambda expression thus becomes the function definition of the symbol.
163 (The term ``function definition'', meaning the contents of the function
164 cell, is derived from the idea that @code{defun} gives the symbol its
165 definition as a function.)  @code{defsubst} and @code{defalias} are two
166 other ways of defining a function.  @xref{Functions}.
168   @code{defmacro} defines a symbol as a macro.  It creates a macro
169 object and stores it in the function cell of the symbol.  Note that a
170 given symbol can be a macro or a function, but not both at once, because
171 both macro and function definitions are kept in the function cell, and
172 that cell can hold only one Lisp object at any given time.
173 @xref{Macros}.
175   In Emacs Lisp, a definition is not required in order to use a symbol
176 as a variable or function.  Thus, you can make a symbol a global
177 variable with @code{setq}, whether you define it first or not.  The real
178 purpose of definitions is to guide programmers and programming tools.
179 They inform programmers who read the code that certain symbols are
180 @emph{intended} to be used as variables, or as functions.  In addition,
181 utilities such as @file{etags} and @file{make-docfile} recognize
182 definitions, and add appropriate information to tag tables and the
183 @file{DOC-@var{version}} file.  @xref{Accessing Documentation}.
185 @node Creating Symbols, Property Lists, Definitions, Symbols
186 @section Creating and Interning Symbols
187 @cindex reading symbols
189   To understand how symbols are created in GNU Emacs Lisp, you must know
190 how Lisp reads them.  Lisp must ensure that it finds the same symbol
191 every time it reads the same set of characters.  Failure to do so would
192 cause complete confusion.
194 @cindex symbol name hashing
195 @cindex hashing
196 @cindex obarray
197 @cindex bucket (in obarray)
198   When the Lisp reader encounters a symbol, it reads all the characters
199 of the name.  Then it ``hashes'' those characters to find an index in a
200 table called an @dfn{obarray}.  Hashing is an efficient method of
201 looking something up.  For example, instead of searching a telephone
202 book cover to cover when looking up Jan Jones, you start with the J's
203 and go from there.  That is a simple version of hashing.  Each element
204 of the obarray is a @dfn{bucket} which holds all the symbols with a
205 given hash code; to look for a given name, it is sufficient to look
206 through all the symbols in the bucket for that name's hash code.  (The
207 same idea is used for general Emacs hash tables, but they are a
208 different data type; see @ref{Hash Tables}.)
210 @cindex interning
211   If a symbol with the desired name is found, the reader uses that
212 symbol.  If the obarray does not contain a symbol with that name, the
213 reader makes a new symbol and adds it to the obarray.  Finding or adding
214 a symbol with a certain name is called @dfn{interning} it, and the
215 symbol is then called an @dfn{interned symbol}.
217   Interning ensures that each obarray has just one symbol with any
218 particular name.  Other like-named symbols may exist, but not in the
219 same obarray.  Thus, the reader gets the same symbols for the same
220 names, as long as you keep reading with the same obarray.
222   Interning usually happens automatically in the reader, but sometimes
223 other programs need to do it.  For example, after the @kbd{M-x} command
224 obtains the command name as a string using the minibuffer, it then
225 interns the string, to get the interned symbol with that name.
227 @cindex symbol equality
228 @cindex uninterned symbol
229   No obarray contains all symbols; in fact, some symbols are not in any
230 obarray.  They are called @dfn{uninterned symbols}.  An uninterned
231 symbol has the same four cells as other symbols; however, the only way
232 to gain access to it is by finding it in some other object or as the
233 value of a variable.
235   Creating an uninterned symbol is useful in generating Lisp code,
236 because an uninterned symbol used as a variable in the code you generate
237 cannot clash with any variables used in other Lisp programs.
239   In Emacs Lisp, an obarray is actually a vector.  Each element of the
240 vector is a bucket; its value is either an interned symbol whose name
241 hashes to that bucket, or 0 if the bucket is empty.  Each interned
242 symbol has an internal link (invisible to the user) to the next symbol
243 in the bucket.  Because these links are invisible, there is no way to
244 find all the symbols in an obarray except using @code{mapatoms} (below).
245 The order of symbols in a bucket is not significant.
247   In an empty obarray, every element is 0, so you can create an obarray
248 with @code{(make-vector @var{length} 0)}.  @strong{This is the only
249 valid way to create an obarray.}  Prime numbers as lengths tend
250 to result in good hashing; lengths one less than a power of two are also
251 good.
253   @strong{Do not try to put symbols in an obarray yourself.}  This does
254 not work---only @code{intern} can enter a symbol in an obarray properly.
256 @cindex CL note---symbol in obarrays
257 @quotation
258 @b{Common Lisp note:} In Common Lisp, a single symbol may be interned in
259 several obarrays.
260 @end quotation
262   Most of the functions below take a name and sometimes an obarray as
263 arguments.  A @code{wrong-type-argument} error is signaled if the name
264 is not a string, or if the obarray is not a vector.
266 @defun symbol-name symbol
267 This function returns the string that is @var{symbol}'s name.  For example:
269 @example
270 @group
271 (symbol-name 'foo)
272      @result{} "foo"
273 @end group
274 @end example
276 @strong{Warning:} Changing the string by substituting characters does
277 change the name of the symbol, but fails to update the obarray, so don't
278 do it!
279 @end defun
281 @defun make-symbol name
282 This function returns a newly-allocated, uninterned symbol whose name is
283 @var{name} (which must be a string).  Its value and function definition
284 are void, and its property list is @code{nil}.  In the example below,
285 the value of @code{sym} is not @code{eq} to @code{foo} because it is a
286 distinct uninterned symbol whose name is also @samp{foo}.
288 @example
289 (setq sym (make-symbol "foo"))
290      @result{} foo
291 (eq sym 'foo)
292      @result{} nil
293 @end example
294 @end defun
296 @defun intern name &optional obarray
297 This function returns the interned symbol whose name is @var{name}.  If
298 there is no such symbol in the obarray @var{obarray}, @code{intern}
299 creates a new one, adds it to the obarray, and returns it.  If
300 @var{obarray} is omitted, the value of the global variable
301 @code{obarray} is used.
303 @example
304 (setq sym (intern "foo"))
305      @result{} foo
306 (eq sym 'foo)
307      @result{} t
309 (setq sym1 (intern "foo" other-obarray))
310      @result{} foo
311 (eq sym1 'foo)
312      @result{} nil
313 @end example
314 @end defun
316 @cindex CL note---interning existing symbol
317 @quotation
318 @b{Common Lisp note:} In Common Lisp, you can intern an existing symbol
319 in an obarray.  In Emacs Lisp, you cannot do this, because the argument
320 to @code{intern} must be a string, not a symbol.
321 @end quotation
323 @defun intern-soft name &optional obarray
324 This function returns the symbol in @var{obarray} whose name is
325 @var{name}, or @code{nil} if @var{obarray} has no symbol with that name.
326 Therefore, you can use @code{intern-soft} to test whether a symbol with
327 a given name is already interned.  If @var{obarray} is omitted, the
328 value of the global variable @code{obarray} is used.
330 The argument @var{name} may also be a symbol; in that case,
331 the function returns @var{name} if @var{name} is interned
332 in the specified obarray, and otherwise @code{nil}.
334 @smallexample
335 (intern-soft "frazzle")        ; @r{No such symbol exists.}
336      @result{} nil
337 (make-symbol "frazzle")        ; @r{Create an uninterned one.}
338      @result{} frazzle
339 @group
340 (intern-soft "frazzle")        ; @r{That one cannot be found.}
341      @result{} nil
342 @end group
343 @group
344 (setq sym (intern "frazzle"))  ; @r{Create an interned one.}
345      @result{} frazzle
346 @end group
347 @group
348 (intern-soft "frazzle")        ; @r{That one can be found!}
349      @result{} frazzle
350 @end group
351 @group
352 (eq sym 'frazzle)              ; @r{And it is the same one.}
353      @result{} t
354 @end group
355 @end smallexample
356 @end defun
358 @defvar obarray
359 This variable is the standard obarray for use by @code{intern} and
360 @code{read}.
361 @end defvar
363 @defun mapatoms function &optional obarray
364 This function calls @var{function} once with each symbol in the obarray
365 @var{obarray}.  Then it returns @code{nil}.  If @var{obarray} is
366 omitted, it defaults to the value of @code{obarray}, the standard
367 obarray for ordinary symbols.
369 @smallexample
370 (setq count 0)
371      @result{} 0
372 (defun count-syms (s)
373   (setq count (1+ count)))
374      @result{} count-syms
375 (mapatoms 'count-syms)
376      @result{} nil
377 count
378      @result{} 1871
379 @end smallexample
381 See @code{documentation} in @ref{Accessing Documentation}, for another
382 example using @code{mapatoms}.
383 @end defun
385 @defun unintern symbol &optional obarray
386 This function deletes @var{symbol} from the obarray @var{obarray}.  If
387 @code{symbol} is not actually in the obarray, @code{unintern} does
388 nothing.  If @var{obarray} is @code{nil}, the current obarray is used.
390 If you provide a string instead of a symbol as @var{symbol}, it stands
391 for a symbol name.  Then @code{unintern} deletes the symbol (if any) in
392 the obarray which has that name.  If there is no such symbol,
393 @code{unintern} does nothing.
395 If @code{unintern} does delete a symbol, it returns @code{t}.  Otherwise
396 it returns @code{nil}.
397 @end defun
399 @node Property Lists,, Creating Symbols, Symbols
400 @section Property Lists
401 @cindex property list
402 @cindex plist
404   A @dfn{property list} (@dfn{plist} for short) is a list of paired
405 elements stored in the property list cell of a symbol.  Each of the
406 pairs associates a property name (usually a symbol) with a property or
407 value.  Property lists are generally used to record information about a
408 symbol, such as its documentation as a variable, the name of the file
409 where it was defined, or perhaps even the grammatical class of the
410 symbol (representing a word) in a language-understanding system.
412   Character positions in a string or buffer can also have property lists.
413 @xref{Text Properties}.
415   The property names and values in a property list can be any Lisp
416 objects, but the names are usually symbols.  Property list functions
417 compare the property names using @code{eq}.  Here is an example of a
418 property list, found on the symbol @code{progn} when the compiler is
419 loaded:
421 @example
422 (lisp-indent-function 0 byte-compile byte-compile-progn)
423 @end example
425 @noindent
426 Here @code{lisp-indent-function} and @code{byte-compile} are property
427 names, and the other two elements are the corresponding values.
429 @menu
430 * Plists and Alists::           Comparison of the advantages of property
431                                   lists and association lists.
432 * Symbol Plists::               Functions to access symbols' property lists.
433 * Other Plists::                Accessing property lists stored elsewhere.
434 @end menu
436 @node Plists and Alists
437 @subsection Property Lists and Association Lists
439 @cindex property lists vs association lists
440   Association lists (@pxref{Association Lists}) are very similar to
441 property lists.  In contrast to association lists, the order of the
442 pairs in the property list is not significant since the property names
443 must be distinct.
445   Property lists are better than association lists for attaching
446 information to various Lisp function names or variables.  If your
447 program keeps all of its associations in one association list, it will
448 typically need to search that entire list each time it checks for an
449 association.  This could be slow.  By contrast, if you keep the same
450 information in the property lists of the function names or variables
451 themselves, each search will scan only the length of one property list,
452 which is usually short.  This is why the documentation for a variable is
453 recorded in a property named @code{variable-documentation}.  The byte
454 compiler likewise uses properties to record those functions needing
455 special treatment.
457   However, association lists have their own advantages.  Depending on
458 your application, it may be faster to add an association to the front of
459 an association list than to update a property.  All properties for a
460 symbol are stored in the same property list, so there is a possibility
461 of a conflict between different uses of a property name.  (For this
462 reason, it is a good idea to choose property names that are probably
463 unique, such as by beginning the property name with the program's usual
464 name-prefix for variables and functions.)  An association list may be
465 used like a stack where associations are pushed on the front of the list
466 and later discarded; this is not possible with a property list.
468 @node Symbol Plists
469 @subsection Property List Functions for Symbols
471 @defun symbol-plist symbol
472 This function returns the property list of @var{symbol}.
473 @end defun
475 @defun setplist symbol plist
476 This function sets @var{symbol}'s property list to @var{plist}.
477 Normally, @var{plist} should be a well-formed property list, but this is
478 not enforced.
480 @smallexample
481 (setplist 'foo '(a 1 b (2 3) c nil))
482      @result{} (a 1 b (2 3) c nil)
483 (symbol-plist 'foo)
484      @result{} (a 1 b (2 3) c nil)
485 @end smallexample
487 For symbols in special obarrays, which are not used for ordinary
488 purposes, it may make sense to use the property list cell in a
489 nonstandard fashion; in fact, the abbrev mechanism does so
490 (@pxref{Abbrevs}).
491 @end defun
493 @defun get symbol property
494 This function finds the value of the property named @var{property} in
495 @var{symbol}'s property list.  If there is no such property, @code{nil}
496 is returned.  Thus, there is no distinction between a value of
497 @code{nil} and the absence of the property.
499 The name @var{property} is compared with the existing property names
500 using @code{eq}, so any object is a legitimate property.
502 See @code{put} for an example.
503 @end defun
505 @defun put symbol property value
506 This function puts @var{value} onto @var{symbol}'s property list under
507 the property name @var{property}, replacing any previous property value.
508 The @code{put} function returns @var{value}.
510 @smallexample
511 (put 'fly 'verb 'transitive)
512      @result{}'transitive
513 (put 'fly 'noun '(a buzzing little bug))
514      @result{} (a buzzing little bug)
515 (get 'fly 'verb)
516      @result{} transitive
517 (symbol-plist 'fly)
518      @result{} (verb transitive noun (a buzzing little bug))
519 @end smallexample
520 @end defun
522 @node Other Plists
523 @subsection Property Lists Outside Symbols
525   These functions are useful for manipulating property lists
526 that are stored in places other than symbols:
528 @defun plist-get plist property
529 This returns the value of the @var{property} property
530 stored in the property list @var{plist}.  For example,
532 @example
533 (plist-get '(foo 4) 'foo)
534      @result{} 4
535 @end example
536 @end defun
538 @defun plist-put plist property value
539 This stores @var{value} as the value of the @var{property} property in
540 the property list @var{plist}.  It may modify @var{plist} destructively,
541 or it may construct a new list structure without altering the old.  The
542 function returns the modified property list, so you can store that back
543 in the place where you got @var{plist}.  For example,
545 @example
546 (setq my-plist '(bar t foo 4))
547      @result{} (bar t foo 4)
548 (setq my-plist (plist-put my-plist 'foo 69))
549      @result{} (bar t foo 69)
550 (setq my-plist (plist-put my-plist 'quux '(a)))
551      @result{} (bar t foo 69 quux (a))
552 @end example
553 @end defun
555   You could define @code{put} in terms of @code{plist-put} as follows:
557 @example
558 (defun put (symbol prop value)
559   (setplist symbol
560             (plist-put (symbol-plist symbol) prop value)))
561 @end example
563 @defun plist-member plist property
564 @tindex plist-member
565 This returns non-@code{nil} if @var{plist} contains the given
566 @var{property}.  Unlike @code{plist-get}, this allows you to distinguish
567 between a missing property and a property with the value @code{nil}.
568 The value is actually the tail of @var{plist} whose @code{car} is
569 @var{property}.
570 @end defun