Move inclusion of unistd.h to top, else fails on
[emacs.git] / lispref / streams.texi
blob4e19308fbf65d460afb8c0c6db10f4445e54271e
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1998 Free Software Foundation, Inc. 
4 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
5 @setfilename ../info/streams
6 @node Read and Print, Minibuffers, Debugging, Top
7 @comment  node-name,  next,  previous,  up
8 @chapter Reading and Printing Lisp Objects
10   @dfn{Printing} and @dfn{reading} are the operations of converting Lisp
11 objects to textual form and vice versa.  They use the printed
12 representations and read syntax described in @ref{Lisp Data Types}.
14   This chapter describes the Lisp functions for reading and printing.
15 It also describes @dfn{streams}, which specify where to get the text (if
16 reading) or where to put it (if printing).
18 @menu
19 * Streams Intro::     Overview of streams, reading and printing.
20 * Input Streams::     Various data types that can be used as input streams.
21 * Input Functions::   Functions to read Lisp objects from text.
22 * Output Streams::    Various data types that can be used as output streams.
23 * Output Functions::  Functions to print Lisp objects as text.
24 * Output Variables::  Variables that control what the printing functions do.
25 @end menu
27 @node Streams Intro
28 @section Introduction to Reading and Printing
29 @cindex Lisp reader
30 @cindex printing
31 @cindex reading
33   @dfn{Reading} a Lisp object means parsing a Lisp expression in textual
34 form and producing a corresponding Lisp object.  This is how Lisp
35 programs get into Lisp from files of Lisp code.  We call the text the
36 @dfn{read syntax} of the object.  For example, the text @samp{(a .@: 5)}
37 is the read syntax for a cons cell whose @sc{car} is @code{a} and whose
38 @sc{cdr} is the number 5.
40   @dfn{Printing} a Lisp object means producing text that represents that
41 object---converting the object to its @dfn{printed representation}
42 (@pxref{Printed Representation}).  Printing the cons cell described
43 above produces the text @samp{(a .@: 5)}.
45   Reading and printing are more or less inverse operations: printing the
46 object that results from reading a given piece of text often produces
47 the same text, and reading the text that results from printing an object
48 usually produces a similar-looking object.  For example, printing the
49 symbol @code{foo} produces the text @samp{foo}, and reading that text
50 returns the symbol @code{foo}.  Printing a list whose elements are
51 @code{a} and @code{b} produces the text @samp{(a b)}, and reading that
52 text produces a list (but not the same list) with elements @code{a}
53 and @code{b}.
55   However, these two operations are not precisely inverses.  There are
56 three kinds of exceptions:
58 @itemize @bullet
59 @item
60 Printing can produce text that cannot be read.  For example, buffers,
61 windows, frames, subprocesses and markers print as text that starts
62 with @samp{#}; if you try to read this text, you get an error.  There is
63 no way to read those data types.
65 @item
66 One object can have multiple textual representations.  For example,
67 @samp{1} and @samp{01} represent the same integer, and @samp{(a b)} and
68 @samp{(a .@: (b))} represent the same list.  Reading will accept any of
69 the alternatives, but printing must choose one of them.
71 @item
72 Comments can appear at certain points in the middle of an object's
73 read sequence without affecting the result of reading it.
74 @end itemize
76 @node Input Streams
77 @section Input Streams
78 @cindex stream (for reading)
79 @cindex input stream
81   Most of the Lisp functions for reading text take an @dfn{input stream}
82 as an argument.  The input stream specifies where or how to get the
83 characters of the text to be read.  Here are the possible types of input
84 stream:
86 @table @asis
87 @item @var{buffer}
88 @cindex buffer input stream
89 The input characters are read from @var{buffer}, starting with the
90 character directly after point.  Point advances as characters are read.
92 @item @var{marker}
93 @cindex marker input stream
94 The input characters are read from the buffer that @var{marker} is in,
95 starting with the character directly after the marker.  The marker
96 position advances as characters are read.  The value of point in the
97 buffer has no effect when the stream is a marker.
99 @item @var{string}
100 @cindex string input stream
101 The input characters are taken from @var{string}, starting at the first
102 character in the string and using as many characters as required.
104 @item @var{function}
105 @cindex function input stream
106 The input characters are generated by @var{function}, one character per
107 call.  Normally @var{function} is called with no arguments, and should
108 return a character.
110 @cindex unreading
111 Occasionally @var{function} is called with one argument (always a
112 character).  When that happens, @var{function} should save the argument
113 and arrange to return it on the next call.  This is called
114 @dfn{unreading} the character; it happens when the Lisp reader reads one
115 character too many and wants to ``put it back where it came from''.
116 In this case, it makes no difference what value @var{function} returns.
118 @item @code{t}
119 @cindex @code{t} input stream
120 @code{t} used as a stream means that the input is read from the
121 minibuffer.  In fact, the minibuffer is invoked once and the text
122 given by the user is made into a string that is then used as the
123 input stream.
125 @item @code{nil}
126 @cindex @code{nil} input stream
127 @code{nil} supplied as an input stream means to use the value of
128 @code{standard-input} instead; that value is the @dfn{default input
129 stream}, and must be a non-@code{nil} input stream.
131 @item @var{symbol}
132 A symbol as input stream is equivalent to the symbol's function
133 definition (if any).
134 @end table
136   Here is an example of reading from a stream that is a buffer, showing
137 where point is located before and after:
139 @example
140 @group
141 ---------- Buffer: foo ----------
142 This@point{} is the contents of foo.
143 ---------- Buffer: foo ----------
144 @end group
146 @group
147 (read (get-buffer "foo"))
148      @result{} is
149 @end group
150 @group
151 (read (get-buffer "foo"))
152      @result{} the
153 @end group
155 @group
156 ---------- Buffer: foo ----------
157 This is the@point{} contents of foo.
158 ---------- Buffer: foo ----------
159 @end group
160 @end example
162 @noindent
163 Note that the first read skips a space.  Reading skips any amount of
164 whitespace preceding the significant text.
166   In Emacs 18, reading a symbol discarded the delimiter terminating the
167 symbol.  Thus, point would end up at the beginning of @samp{contents}
168 rather than after @samp{the}.  The current behavior is superior because
169 it correctly handles input such as @samp{bar(foo)}, where the
170 open-parenthesis that ends one object is needed as the beginning of
171 another object.
173   Here is an example of reading from a stream that is a marker,
174 initially positioned at the beginning of the buffer shown.  The value
175 read is the symbol @code{This}.
177 @example
178 @group
180 ---------- Buffer: foo ----------
181 This is the contents of foo.
182 ---------- Buffer: foo ----------
183 @end group
185 @group
186 (setq m (set-marker (make-marker) 1 (get-buffer "foo")))
187      @result{} #<marker at 1 in foo>
188 @end group
189 @group
190 (read m)
191      @result{} This
192 @end group
193 @group
195      @result{} #<marker at 5 in foo>   ;; @r{Before the first space.}
196 @end group
197 @end example
199   Here we read from the contents of a string:
201 @example
202 @group
203 (read "(When in) the course")
204      @result{} (When in)
205 @end group
206 @end example
208   The following example reads from the minibuffer.  The
209 prompt is: @w{@samp{Lisp expression: }}.  (That is always the prompt
210 used when you read from the stream @code{t}.)  The user's input is shown
211 following the prompt.
213 @example
214 @group
215 (read t)
216      @result{} 23
217 ---------- Buffer: Minibuffer ----------
218 Lisp expression: @kbd{23 @key{RET}}
219 ---------- Buffer: Minibuffer ----------
220 @end group
221 @end example
223   Finally, here is an example of a stream that is a function, named
224 @code{useless-stream}.  Before we use the stream, we initialize the
225 variable @code{useless-list} to a list of characters.  Then each call to
226 the function @code{useless-stream} obtains the next character in the list
227 or unreads a character by adding it to the front of the list.
229 @example
230 @group
231 (setq useless-list (append "XY()" nil))
232      @result{} (88 89 40 41)
233 @end group
235 @group
236 (defun useless-stream (&optional unread)
237   (if unread
238       (setq useless-list (cons unread useless-list))
239     (prog1 (car useless-list)
240            (setq useless-list (cdr useless-list)))))
241      @result{} useless-stream
242 @end group
243 @end example
245 @noindent
246 Now we read using the stream thus constructed:
248 @example
249 @group
250 (read 'useless-stream)
251      @result{} XY
252 @end group
254 @group
255 useless-list
256      @result{} (40 41)
257 @end group
258 @end example
260 @noindent
261 Note that the open and close parentheses remains in the list.  The Lisp
262 reader encountered the open parenthesis, decided that it ended the
263 input, and unread it.  Another attempt to read from the stream at this
264 point would read @samp{()} and return @code{nil}.
266 @defun get-file-char
267 This function is used internally as an input stream to read from the
268 input file opened by the function @code{load}.  Don't use this function
269 yourself.
270 @end defun
272 @node Input Functions
273 @section Input Functions
275   This section describes the Lisp functions and variables that pertain
276 to reading.
278   In the functions below, @var{stream} stands for an input stream (see
279 the previous section).  If @var{stream} is @code{nil} or omitted, it
280 defaults to the value of @code{standard-input}.
282 @kindex end-of-file
283   An @code{end-of-file} error is signaled if reading encounters an
284 unterminated list, vector, or string.
286 @defun read &optional stream
287 This function reads one textual Lisp expression from @var{stream},
288 returning it as a Lisp object.  This is the basic Lisp input function.
289 @end defun
291 @defun read-from-string string &optional start end
292 @cindex string to object
293 This function reads the first textual Lisp expression from the text in
294 @var{string}.  It returns a cons cell whose @sc{car} is that expression,
295 and whose @sc{cdr} is an integer giving the position of the next
296 remaining character in the string (i.e., the first one not read).
298 If @var{start} is supplied, then reading begins at index @var{start} in
299 the string (where the first character is at index 0).  If @var{end} is
300 also supplied, then reading stops just before that index, as if the rest
301 of the string were not there.
303 For example:
305 @example
306 @group
307 (read-from-string "(setq x 55) (setq y 5)")
308      @result{} ((setq x 55) . 11)
309 @end group
310 @group
311 (read-from-string "\"A short string\"")
312      @result{} ("A short string" . 16)
313 @end group
315 @group
316 ;; @r{Read starting at the first character.}
317 (read-from-string "(list 112)" 0)
318      @result{} ((list 112) . 10)
319 @end group
320 @group
321 ;; @r{Read starting at the second character.}
322 (read-from-string "(list 112)" 1)
323      @result{} (list . 5)
324 @end group
325 @group
326 ;; @r{Read starting at the seventh character,}
327 ;;   @r{and stopping at the ninth.}
328 (read-from-string "(list 112)" 6 8)
329      @result{} (11 . 8)
330 @end group
331 @end example
332 @end defun
334 @defvar standard-input
335 This variable holds the default input stream---the stream that
336 @code{read} uses when the @var{stream} argument is @code{nil}.
337 @end defvar
339 @node Output Streams
340 @section Output Streams
341 @cindex stream (for printing)
342 @cindex output stream
344   An output stream specifies what to do with the characters produced
345 by printing.  Most print functions accept an output stream as an
346 optional argument.  Here are the possible types of output stream:
348 @table @asis
349 @item @var{buffer}
350 @cindex buffer output stream
351 The output characters are inserted into @var{buffer} at point.
352 Point advances as characters are inserted.
354 @item @var{marker}
355 @cindex marker output stream
356 The output characters are inserted into the buffer that @var{marker}
357 points into, at the marker position.  The marker position advances as
358 characters are inserted.  The value of point in the buffer has no effect
359 on printing when the stream is a marker.
361 @item @var{function}
362 @cindex function output stream
363 The output characters are passed to @var{function}, which is responsible
364 for storing them away.  It is called with a single character as
365 argument, as many times as there are characters to be output, and is
366 free to do anything at all with the characters it receives.
368 @item @code{t}
369 @cindex @code{t} output stream
370 The output characters are displayed in the echo area.
372 @item @code{nil}
373 @cindex @code{nil} output stream
374 @code{nil} specified as an output stream means to the value of
375 @code{standard-output} instead; that value is the @dfn{default output
376 stream}, and must be a non-@code{nil} output stream.
378 @item @var{symbol}
379 A symbol as output stream is equivalent to the symbol's function
380 definition (if any).
381 @end table
383   Many of the valid output streams are also valid as input streams.  The
384 difference between input and output streams is therefore mostly one of
385 how you use a Lisp object, not a distinction of types of object.
387   Here is an example of a buffer used as an output stream.  Point is
388 initially located as shown immediately before the @samp{h} in
389 @samp{the}.  At the end, point is located directly before that same
390 @samp{h}.
392 @cindex print example
393 @example
394 @group
395 (setq m (set-marker (make-marker) 10 (get-buffer "foo")))
396      @result{} #<marker at 10 in foo>
397 @end group
399 @group
400 ---------- Buffer: foo ----------
401 This is t@point{}he contents of foo.
402 ---------- Buffer: foo ----------
403 @end group
405 (print "This is the output" (get-buffer "foo"))
406      @result{} "This is the output"
408 @group
410      @result{} #<marker at 32 in foo>
411 @end group
412 @group
413 ---------- Buffer: foo ----------
414 This is t
415 "This is the output"
416 @point{}he contents of foo.
417 ---------- Buffer: foo ----------
418 @end group
419 @end example
421   Now we show a use of a marker as an output stream.  Initially, the
422 marker is in buffer @code{foo}, between the @samp{t} and the @samp{h} in
423 the word @samp{the}.  At the end, the marker has advanced over the
424 inserted text so that it remains positioned before the same @samp{h}.
425 Note that the location of point, shown in the usual fashion, has no
426 effect.
428 @example
429 @group
430 ---------- Buffer: foo ----------
431 "This is the @point{}output"
432 ---------- Buffer: foo ----------
433 @end group
435 @group
437      @result{} #<marker at 11 in foo>
438 @end group
440 @group
441 (print "More output for foo." m)
442      @result{} "More output for foo."
443 @end group
445 @group
446 ---------- Buffer: foo ----------
447 "This is t
448 "More output for foo."
449 he @point{}output"
450 ---------- Buffer: foo ----------
451 @end group
453 @group
455      @result{} #<marker at 35 in foo>
456 @end group
457 @end example
459   The following example shows output to the echo area:
461 @example
462 @group
463 (print "Echo Area output" t)
464      @result{} "Echo Area output"
465 ---------- Echo Area ----------
466 "Echo Area output"
467 ---------- Echo Area ----------
468 @end group
469 @end example
471   Finally, we show the use of a function as an output stream.  The
472 function @code{eat-output} takes each character that it is given and
473 conses it onto the front of the list @code{last-output} (@pxref{Building
474 Lists}).  At the end, the list contains all the characters output, but
475 in reverse order.
477 @example
478 @group
479 (setq last-output nil)
480      @result{} nil
481 @end group
483 @group
484 (defun eat-output (c)
485   (setq last-output (cons c last-output)))
486      @result{} eat-output
487 @end group
489 @group
490 (print "This is the output" 'eat-output)
491      @result{} "This is the output"
492 @end group
494 @group
495 last-output
496      @result{} (10 34 116 117 112 116 117 111 32 101 104 
497     116 32 115 105 32 115 105 104 84 34 10)
498 @end group
499 @end example
501 @noindent
502 Now we can put the output in the proper order by reversing the list:
504 @example
505 @group
506 (concat (nreverse last-output))
507      @result{} "
508 \"This is the output\"
510 @end group
511 @end example
513 @noindent
514 Calling @code{concat} converts the list to a string so you can see its
515 contents more clearly.
517 @node Output Functions
518 @section Output Functions
520   This section describes the Lisp functions for printing Lisp
521 objects---converting objects into their printed representation.
523 @cindex @samp{"} in printing
524 @cindex @samp{\} in printing
525 @cindex quoting characters in printing
526 @cindex escape characters in printing
527   Some of the Emacs printing functions add quoting characters to the
528 output when necessary so that it can be read properly.  The quoting
529 characters used are @samp{"} and @samp{\}; they distinguish strings from
530 symbols, and prevent punctuation characters in strings and symbols from
531 being taken as delimiters when reading.  @xref{Printed Representation},
532 for full details.  You specify quoting or no quoting by the choice of
533 printing function.
535   If the text is to be read back into Lisp, then it is best to print
536 with quoting characters to avoid ambiguity.  Likewise, if the purpose is
537 to describe a Lisp object clearly for a Lisp programmer.  However, if
538 the purpose of the output is to look nice for humans, then it is better
539 to print without quoting.
541   Printing a self-referent Lisp object requires an infinite amount of
542 text.  In certain cases, trying to produce this text leads to a stack
543 overflow.  Emacs detects such recursion and prints @samp{#@var{level}}
544 instead of recursively printing an object already being printed.  For
545 example, here @samp{#0} indicates a recursive reference to the object at
546 level 0 of the current print operation:
548 @example
549 (setq foo (list nil))
550      @result{} (nil)
551 (setcar foo foo)
552      @result{} (#0)
553 @end example
555   In the functions below, @var{stream} stands for an output stream.
556 (See the previous section for a description of output streams.)  If
557 @var{stream} is @code{nil} or omitted, it defaults to the value of
558 @code{standard-output}.
560 @defun print object &optional stream
561 @cindex Lisp printer
562 The @code{print} function is a convenient way of printing.  It outputs
563 the printed representation of @var{object} to @var{stream}, printing in
564 addition one newline before @var{object} and another after it.  Quoting
565 characters are used.  @code{print} returns @var{object}.  For example:
567 @example
568 @group
569 (progn (print 'The\ cat\ in)
570        (print "the hat")
571        (print " came back"))
572      @print{} 
573      @print{} The\ cat\ in
574      @print{} 
575      @print{} "the hat"
576      @print{} 
577      @print{} " came back"
578      @print{} 
579      @result{} " came back"
580 @end group
581 @end example
582 @end defun
584 @defun prin1 object &optional stream
585 This function outputs the printed representation of @var{object} to
586 @var{stream}.  It does not print newlines to separate output as
587 @code{print} does, but it does use quoting characters just like
588 @code{print}.  It returns @var{object}.
590 @example
591 @group
592 (progn (prin1 'The\ cat\ in) 
593        (prin1 "the hat") 
594        (prin1 " came back"))
595      @print{} The\ cat\ in"the hat"" came back"
596      @result{} " came back"
597 @end group
598 @end example
599 @end defun
601 @defun princ object &optional stream
602 This function outputs the printed representation of @var{object} to
603 @var{stream}.  It returns @var{object}.
605 This function is intended to produce output that is readable by people,
606 not by @code{read}, so it doesn't insert quoting characters and doesn't
607 put double-quotes around the contents of strings.  It does not add any
608 spacing between calls.
610 @example
611 @group
612 (progn
613   (princ 'The\ cat)
614   (princ " in the \"hat\""))
615      @print{} The cat in the "hat"
616      @result{} " in the \"hat\""
617 @end group
618 @end example
619 @end defun
621 @defun terpri &optional stream
622 @cindex newline in print
623 This function outputs a newline to @var{stream}.  The name stands
624 for ``terminate print''.
625 @end defun
627 @defun write-char character &optional stream
628 This function outputs @var{character} to @var{stream}.  It returns
629 @var{character}.
630 @end defun
632 @defun prin1-to-string object &optional noescape
633 @cindex object to string
634 This function returns a string containing the text that @code{prin1}
635 would have printed for the same argument.
637 @example
638 @group
639 (prin1-to-string 'foo)
640      @result{} "foo"
641 @end group
642 @group
643 (prin1-to-string (mark-marker))
644      @result{} "#<marker at 2773 in strings.texi>"
645 @end group
646 @end example
648 If @var{noescape} is non-@code{nil}, that inhibits use of quoting
649 characters in the output.  (This argument is supported in Emacs versions
650 19 and later.)
652 @example
653 @group
654 (prin1-to-string "foo")
655      @result{} "\"foo\""
656 @end group
657 @group
658 (prin1-to-string "foo" t)
659      @result{} "foo"
660 @end group
661 @end example
663 See @code{format}, in @ref{String Conversion}, for other ways to obtain
664 the printed representation of a Lisp object as a string.
665 @end defun
667 @tindex with-output-to-string
668 @defmac with-output-to-string body...
669 This macro executes the @var{body} forms with standard-output set up so
670 that all output feeds into a string.  Then it returns that string.
672 For example, if the current buffer name is @samp{foo},
674 @example
675 (with-output-to-string
676   (princ "The buffer is ")
677   (princ (buffer-name)))
678 @end example
680 @noindent
681 returns @code{"The buffer is foo"}.
682 @end defmac
684 @node Output Variables
685 @section Variables Affecting Output
687 @defvar standard-output
688 The value of this variable is the default output stream---the stream
689 that print functions use when the @var{stream} argument is @code{nil}.
690 @end defvar
692 @defvar print-escape-newlines
693 @cindex @samp{\n} in print
694 @cindex escape characters
695 If this variable is non-@code{nil}, then newline characters in strings
696 are printed as @samp{\n} and formfeeds are printed as @samp{\f}.
697 Normally these characters are printed as actual newlines and formfeeds.
699 This variable affects the print functions @code{prin1} and @code{print},
700 as well as everything that uses them.  It does not affect @code{princ}.
701 Here is an example using @code{prin1}:
703 @example
704 @group
705 (prin1 "a\nb")
706      @print{} "a
707      @print{} b"
708      @result{} "a
710 @end group
712 @group
713 (let ((print-escape-newlines t))
714   (prin1 "a\nb"))
715      @print{} "a\nb"
716      @result{} "a
718 @end group
719 @end example
721 @noindent
722 In the second expression, the local binding of
723 @code{print-escape-newlines} is in effect during the call to
724 @code{prin1}, but not during the printing of the result.
725 @end defvar
727 @defvar print-length
728 @cindex printing limits
729 The value of this variable is the maximum number of elements to print in
730 any list, vector or bool-vector.  If an object being printed has more
731 than this many elements, it is abbreviated with an ellipsis.
733 If the value is @code{nil} (the default), then there is no limit.
735 @example
736 @group
737 (setq print-length 2)
738      @result{} 2
739 @end group
740 @group
741 (print '(1 2 3 4 5))
742      @print{} (1 2 ...)
743      @result{} (1 2 ...)
744 @end group
745 @end example
746 @end defvar
748 @defvar print-level
749 The value of this variable is the maximum depth of nesting of
750 parentheses and brackets when printed.  Any list or vector at a depth
751 exceeding this limit is abbreviated with an ellipsis.  A value of
752 @code{nil} (which is the default) means no limit.
753 @end defvar