Fix ChangeLog typo.
[emacs.git] / doc / lispref / internals.texi
blob06375c1e18ed512143877cce57d4094cab5e3bbc
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990-1993, 1998-1999, 2001-2013 Free Software
4 @c Foundation, Inc.
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @node GNU Emacs Internals
7 @appendix GNU Emacs Internals
9 This chapter describes how the runnable Emacs executable is dumped with
10 the preloaded Lisp libraries in it, how storage is allocated, and some
11 internal aspects of GNU Emacs that may be of interest to C programmers.
13 @menu
14 * Building Emacs::      How the dumped Emacs is made.
15 * Pure Storage::        Kludge to make preloaded Lisp functions shareable.
16 * Garbage Collection::  Reclaiming space for Lisp objects no longer used.
17 * Memory Usage::        Info about total size of Lisp objects made so far.
18 * Writing Emacs Primitives::   Writing C code for Emacs.
19 * Object Internals::    Data formats of buffers, windows, processes.
20 * C Integer Types::     How C integer types are used inside Emacs.
21 @end menu
23 @node Building Emacs
24 @section Building Emacs
25 @cindex building Emacs
26 @pindex temacs
28   This section explains the steps involved in building the Emacs
29 executable.  You don't have to know this material to build and install
30 Emacs, since the makefiles do all these things automatically.  This
31 information is pertinent to Emacs developers.
33    Compilation of the C source files in the @file{src} directory
34 produces an executable file called @file{temacs}, also called a
35 @dfn{bare impure Emacs}.  It contains the Emacs Lisp interpreter and
36 I/O routines, but not the editing commands.
38 @cindex @file{loadup.el}
39   The command @w{@command{temacs -l loadup}} would run @file{temacs}
40 and direct it to load @file{loadup.el}.  The @code{loadup} library
41 loads additional Lisp libraries, which set up the normal Emacs editing
42 environment.  After this step, the Emacs executable is no longer
43 @dfn{bare}.
45 @cindex dumping Emacs
46   Because it takes some time to load the standard Lisp files, the
47 @file{temacs} executable usually isn't run directly by users.
48 Instead, as one of the last steps of building Emacs, the command
49 @samp{temacs -batch -l loadup dump} is run.  The special @samp{dump}
50 argument causes @command{temacs} to dump out an executable program,
51 called @file{emacs}, which has all the standard Lisp files preloaded.
52 (The @samp{-batch} argument prevents @file{temacs} from trying to
53 initialize any of its data on the terminal, so that the tables of
54 terminal information are empty in the dumped Emacs.)
56 @cindex preloaded Lisp files
57 @vindex preloaded-file-list
58   The dumped @file{emacs} executable (also called a @dfn{pure} Emacs)
59 is the one which is installed.  The variable
60 @code{preloaded-file-list} stores a list of the Lisp files preloaded
61 into the dumped Emacs.  If you port Emacs to a new operating system,
62 and are not able to implement dumping, then Emacs must load
63 @file{loadup.el} each time it starts.
65 @cindex @file{site-load.el}
66   You can specify additional files to preload by writing a library named
67 @file{site-load.el} that loads them.  You may need to rebuild Emacs
68 with an added definition
70 @example
71 #define SITELOAD_PURESIZE_EXTRA @var{n}
72 @end example
74 @noindent
75 to make @var{n} added bytes of pure space to hold the additional files;
76 see @file{src/puresize.h}.
77 (Try adding increments of 20000 until it is big enough.)  However, the
78 advantage of preloading additional files decreases as machines get
79 faster.  On modern machines, it is usually not advisable.
81   After @file{loadup.el} reads @file{site-load.el}, it finds the
82 documentation strings for primitive and preloaded functions (and
83 variables) in the file @file{etc/DOC} where they are stored, by
84 calling @code{Snarf-documentation} (@pxref{Definition of
85 Snarf-documentation,, Accessing Documentation}).
87 @cindex @file{site-init.el}
88 @cindex preloading additional functions and variables
89   You can specify other Lisp expressions to execute just before dumping
90 by putting them in a library named @file{site-init.el}.  This file is
91 executed after the documentation strings are found.
93   If you want to preload function or variable definitions, there are
94 three ways you can do this and make their documentation strings
95 accessible when you subsequently run Emacs:
97 @itemize @bullet
98 @item
99 Arrange to scan these files when producing the @file{etc/DOC} file,
100 and load them with @file{site-load.el}.
102 @item
103 Load the files with @file{site-init.el}, then copy the files into the
104 installation directory for Lisp files when you install Emacs.
106 @item
107 Specify a @code{nil} value for @code{byte-compile-dynamic-docstrings}
108 as a local variable in each of these files, and load them with either
109 @file{site-load.el} or @file{site-init.el}.  (This method has the
110 drawback that the documentation strings take up space in Emacs all the
111 time.)
112 @end itemize
114   It is not advisable to put anything in @file{site-load.el} or
115 @file{site-init.el} that would alter any of the features that users
116 expect in an ordinary unmodified Emacs.  If you feel you must override
117 normal features for your site, do it with @file{default.el}, so that
118 users can override your changes if they wish.  @xref{Startup Summary}.
120   In a package that can be preloaded, it is sometimes necessary (or
121 useful) to delay certain evaluations until Emacs subsequently starts
122 up.  The vast majority of such cases relate to the values of
123 customizable variables.  For example, @code{tutorial-directory} is a
124 variable defined in @file{startup.el}, which is preloaded.  The default
125 value is set based on @code{data-directory}.  The variable needs to
126 access the value of @code{data-directory} when Emacs starts, not when
127 it is dumped, because the Emacs executable has probably been installed
128 in a different location since it was dumped.
130 @defun custom-initialize-delay symbol value
131 This function delays the initialization of @var{symbol} to the next
132 Emacs start.  You normally use this function by specifying it as the
133 @code{:initialize} property of a customizable variable.  (The argument
134 @var{value} is unused, and is provided only for compatibility with the
135 form Custom expects.)
136 @end defun
138 In the unlikely event that you need a more general functionality than
139 @code{custom-initialize-delay} provides, you can use
140 @code{before-init-hook} (@pxref{Startup Summary}).
142 @defun dump-emacs to-file from-file
143 @cindex unexec
144 This function dumps the current state of Emacs into an executable file
145 @var{to-file}.  It takes symbols from @var{from-file} (this is normally
146 the executable file @file{temacs}).
148 If you want to use this function in an Emacs that was already dumped,
149 you must run Emacs with @samp{-batch}.
150 @end defun
152 @node Pure Storage
153 @section Pure Storage
154 @cindex pure storage
156   Emacs Lisp uses two kinds of storage for user-created Lisp objects:
157 @dfn{normal storage} and @dfn{pure storage}.  Normal storage is where
158 all the new data created during an Emacs session are kept
159 (@pxref{Garbage Collection}).  Pure storage is used for certain data
160 in the preloaded standard Lisp files---data that should never change
161 during actual use of Emacs.
163   Pure storage is allocated only while @command{temacs} is loading the
164 standard preloaded Lisp libraries.  In the file @file{emacs}, it is
165 marked as read-only (on operating systems that permit this), so that
166 the memory space can be shared by all the Emacs jobs running on the
167 machine at once.  Pure storage is not expandable; a fixed amount is
168 allocated when Emacs is compiled, and if that is not sufficient for
169 the preloaded libraries, @file{temacs} allocates dynamic memory for
170 the part that didn't fit.  The resulting image will work, but garbage
171 collection (@pxref{Garbage Collection}) is disabled in this situation,
172 causing a memory leak.  Such an overflow normally won't happen unless
173 you try to preload additional libraries or add features to the
174 standard ones.  Emacs will display a warning about the overflow when
175 it starts.  If this happens, you should increase the compilation
176 parameter @code{SYSTEM_PURESIZE_EXTRA} in the file
177 @file{src/puresize.h} and rebuild Emacs.
179 @defun purecopy object
180 This function makes a copy in pure storage of @var{object}, and returns
181 it.  It copies a string by simply making a new string with the same
182 characters, but without text properties, in pure storage.  It
183 recursively copies the contents of vectors and cons cells.  It does
184 not make copies of other objects such as symbols, but just returns
185 them unchanged.  It signals an error if asked to copy markers.
187 This function is a no-op except while Emacs is being built and dumped;
188 it is usually called only in preloaded Lisp files.
189 @end defun
191 @defvar pure-bytes-used
192 The value of this variable is the number of bytes of pure storage
193 allocated so far.  Typically, in a dumped Emacs, this number is very
194 close to the total amount of pure storage available---if it were not,
195 we would preallocate less.
196 @end defvar
198 @defvar purify-flag
199 This variable determines whether @code{defun} should make a copy of the
200 function definition in pure storage.  If it is non-@code{nil}, then the
201 function definition is copied into pure storage.
203 This flag is @code{t} while loading all of the basic functions for
204 building Emacs initially (allowing those functions to be shareable and
205 non-collectible).  Dumping Emacs as an executable always writes
206 @code{nil} in this variable, regardless of the value it actually has
207 before and after dumping.
209 You should not change this flag in a running Emacs.
210 @end defvar
212 @node Garbage Collection
213 @section Garbage Collection
215 @cindex memory allocation
216   When a program creates a list or the user defines a new function
217 (such as by loading a library), that data is placed in normal storage.
218 If normal storage runs low, then Emacs asks the operating system to
219 allocate more memory.  Different types of Lisp objects, such as
220 symbols, cons cells, small vectors, markers, etc., are segregated in
221 distinct blocks in memory.  (Large vectors, long strings, buffers and
222 certain other editing types, which are fairly large, are allocated in
223 individual blocks, one per object; small strings are packed into blocks
224 of 8k bytes, and small vectors are packed into blocks of 4k bytes).
226 @cindex vector-like objects, storage
227 @cindex storage of vector-like Lisp objects
228   Beyond the basic vector, a lot of objects like window, buffer, and
229 frame are managed as if they were vectors.  The corresponding C data
230 structures include the @code{struct vectorlike_header} field whose
231 @code{size} member contains the subtype enumerated by @code{enum pvec_type}
232 and an information about how many @code{Lisp_Object} fields this structure
233 contains and what the size of the rest data is.  This information is
234 needed to calculate the memory footprint of an object, and used
235 by the vector allocation code while iterating over the vector blocks.
237 @cindex garbage collection
238   It is quite common to use some storage for a while, then release it
239 by (for example) killing a buffer or deleting the last pointer to an
240 object.  Emacs provides a @dfn{garbage collector} to reclaim this
241 abandoned storage.  The garbage collector operates by finding and
242 marking all Lisp objects that are still accessible to Lisp programs.
243 To begin with, it assumes all the symbols, their values and associated
244 function definitions, and any data presently on the stack, are
245 accessible.  Any objects that can be reached indirectly through other
246 accessible objects are also accessible.
248   When marking is finished, all objects still unmarked are garbage.  No
249 matter what the Lisp program or the user does, it is impossible to refer
250 to them, since there is no longer a way to reach them.  Their space
251 might as well be reused, since no one will miss them.  The second
252 (``sweep'') phase of the garbage collector arranges to reuse them.
254 @c ??? Maybe add something describing weak hash tables here?
256 @cindex free list
257   The sweep phase puts unused cons cells onto a @dfn{free list}
258 for future allocation; likewise for symbols and markers.  It compacts
259 the accessible strings so they occupy fewer 8k blocks; then it frees the
260 other 8k blocks.  Unreachable vectors from vector blocks are coalesced
261 to create largest possible free areas; if a free area spans a complete
262 4k block, that block is freed.  Otherwise, the free area is recorded
263 in a free list array, where each entry corresponds to a free list
264 of areas of the same size.  Large vectors, buffers, and other large
265 objects are allocated and freed individually.
267 @cindex CL note---allocate more storage
268 @quotation
269 @b{Common Lisp note:} Unlike other Lisps, GNU Emacs Lisp does not
270 call the garbage collector when the free list is empty.  Instead, it
271 simply requests the operating system to allocate more storage, and
272 processing continues until @code{gc-cons-threshold} bytes have been
273 used.
275 This means that you can make sure that the garbage collector will not
276 run during a certain portion of a Lisp program by calling the garbage
277 collector explicitly just before it (provided that portion of the
278 program does not use so much space as to force a second garbage
279 collection).
280 @end quotation
282 @deffn Command garbage-collect
283 This command runs a garbage collection, and returns information on
284 the amount of space in use.  (Garbage collection can also occur
285 spontaneously if you use more than @code{gc-cons-threshold} bytes of
286 Lisp data since the previous garbage collection.)
288 @code{garbage-collect} returns a list with information on amount of space in
289 use, where each entry has the form @samp{(@var{name} @var{size} @var{used})}
290 or @samp{(@var{name} @var{size} @var{used} @var{free})}.  In the entry,
291 @var{name} is a symbol describing the kind of objects this entry represents,
292 @var{size} is the number of bytes used by each one, @var{used} is the number
293 of those objects that were found live in the heap, and optional @var{free} is
294 the number of those objects that are not live but that Emacs keeps around for
295 future allocations.  So an overall result is:
297 @example
298 ((@code{conses} @var{cons-size} @var{used-conses} @var{free-conses})
299  (@code{symbols} @var{symbol-size} @var{used-symbols} @var{free-symbols})
300  (@code{miscs} @var{misc-size} @var{used-miscs} @var{free-miscs})
301  (@code{strings} @var{string-size} @var{used-strings} @var{free-strings})
302  (@code{string-bytes} @var{byte-size} @var{used-bytes})
303  (@code{vectors} @var{vector-size} @var{used-vectors})
304  (@code{vector-slots} @var{slot-size} @var{used-slots} @var{free-slots})
305  (@code{floats} @var{float-size} @var{used-floats} @var{free-floats})
306  (@code{intervals} @var{interval-size} @var{used-intervals} @var{free-intervals})
307  (@code{buffers} @var{buffer-size} @var{used-buffers})
308  (@code{heap} @var{unit-size} @var{total-size} @var{free-size}))
309 @end example
311 Here is an example:
313 @example
314 (garbage-collect)
315       @result{} ((conses 16 49126 8058) (symbols 48 14607 0)
316                  (miscs 40 34 56) (strings 32 2942 2607)
317                  (string-bytes 1 78607) (vectors 16 7247)
318                  (vector-slots 8 341609 29474) (floats 8 71 102)
319                  (intervals 56 27 26) (buffers 944 8)
320                  (heap 1024 11715 2678))
321 @end example
323 Below is a table explaining each element.  Note that last @code{heap} entry
324 is optional and present only if an underlying @code{malloc} implementation
325 provides @code{mallinfo} function.
327 @table @var
328 @item cons-size
329 Internal size of a cons cell, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Cons)}.
331 @item used-conses
332 The number of cons cells in use.
334 @item free-conses
335 The number of cons cells for which space has been obtained from
336 the operating system, but that are not currently being used.
338 @item symbol-size
339 Internal size of a symbol, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Symbol)}.
341 @item used-symbols
342 The number of symbols in use.
344 @item free-symbols
345 The number of symbols for which space has been obtained from
346 the operating system, but that are not currently being used.
348 @item misc-size
349 Internal size of a miscellaneous entity, i.e.,
350 @code{sizeof (union Lisp_Misc)}, which is a size of the
351 largest type enumerated in @code{enum Lisp_Misc_Type}.
353 @item used-miscs
354 The number of miscellaneous objects in use.  These include markers
355 and overlays, plus certain objects not visible to users.
357 @item free-miscs
358 The number of miscellaneous objects for which space has been obtained
359 from the operating system, but that are not currently being used.
361 @item string-size
362 Internal size of a string header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_String)}.
364 @item used-strings
365 The number of string headers in use.
367 @item free-strings
368 The number of string headers for which space has been obtained
369 from the operating system, but that are not currently being used.
371 @item byte-size
372 This is used for convenience and equals to @code{sizeof (char)}.
374 @item used-bytes
375 The total size of all string data in bytes.
377 @item vector-size
378 Internal size of a vector header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Vector)}.
380 @item used-vectors
381 The number of vector headers allocated from the vector blocks.
383 @item slot-size
384 Internal size of a vector slot, always equal to @code{sizeof (Lisp_Object)}.
386 @item used-slots
387 The number of slots in all used vectors.
389 @item free-slots
390 The number of free slots in all vector blocks.
392 @item float-size
393 Internal size of a float object, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Float)}.
394 (Do not confuse it with the native platform @code{float} or @code{double}.)
396 @item used-floats
397 The number of floats in use.
399 @item free-floats
400 The number of floats for which space has been obtained from
401 the operating system, but that are not currently being used.
403 @item interval-size
404 Internal size of an interval object, i.e., @code{sizeof (struct interval)}.
406 @item used-intervals
407 The number of intervals in use.
409 @item free-intervals
410 The number of intervals for which space has been obtained from
411 the operating system, but that are not currently being used.
413 @item buffer-size
414 Internal size of a buffer, i.e., @code{sizeof (struct buffer)}.
415 (Do not confuse with the value returned by @code{buffer-size} function.)
417 @item used-buffers
418 The number of buffer objects in use.  This includes killed buffers
419 invisible to users, i.e., all buffers in @code{all_buffers} list.
421 @item unit-size
422 The unit of heap space measurement, always equal to 1024 bytes.
424 @item total-size
425 Total heap size, in @var{unit-size} units.
427 @item free-size
428 Heap space which is not currently used, in @var{unit-size} units.
429 @end table
431 If there was overflow in pure space (@pxref{Pure Storage}),
432 @code{garbage-collect} returns @code{nil}, because a real garbage
433 collection cannot be done.
434 @end deffn
436 @defopt garbage-collection-messages
437 If this variable is non-@code{nil}, Emacs displays a message at the
438 beginning and end of garbage collection.  The default value is
439 @code{nil}.
440 @end defopt
442 @defvar post-gc-hook
443 This is a normal hook that is run at the end of garbage collection.
444 Garbage collection is inhibited while the hook functions run, so be
445 careful writing them.
446 @end defvar
448 @defopt gc-cons-threshold
449 The value of this variable is the number of bytes of storage that must
450 be allocated for Lisp objects after one garbage collection in order to
451 trigger another garbage collection.  You can use the result returned by
452 @code{garbage-collect} to get an information about size of the particular
453 object type; space allocated to the contents of buffers does not count.
454 Note that the subsequent garbage collection does not happen immediately
455 when the threshold is exhausted, but only the next time the Lisp interpreter
456 is called.
458 The initial threshold value is @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}, defined in
459 @file{alloc.c}.  Since it's defined in @code{word_size} units, the value
460 is 400,000 for the default 32-bit configuration and 800,000 for the 64-bit
461 one.  If you specify a larger value, garbage collection will happen less
462 often.  This reduces the amount of time spent garbage collecting, but
463 increases total memory use.  You may want to do this when running a program
464 that creates lots of Lisp data.
466 You can make collections more frequent by specifying a smaller value, down
467 to 1/10th of @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}.  A value less than this minimum
468 will remain in effect only until the subsequent garbage collection, at which
469 time @code{garbage-collect} will set the threshold back to the minimum.
470 @end defopt
472 @defopt gc-cons-percentage
473 The value of this variable specifies the amount of consing before a
474 garbage collection occurs, as a fraction of the current heap size.
475 This criterion and @code{gc-cons-threshold} apply in parallel, and
476 garbage collection occurs only when both criteria are satisfied.
478 As the heap size increases, the time to perform a garbage collection
479 increases.  Thus, it can be desirable to do them less frequently in
480 proportion.
481 @end defopt
483   The value returned by @code{garbage-collect} describes the amount of
484 memory used by Lisp data, broken down by data type.  By contrast, the
485 function @code{memory-limit} provides information on the total amount of
486 memory Emacs is currently using.
488 @defun memory-limit
489 This function returns the address of the last byte Emacs has allocated,
490 divided by 1024.  We divide the value by 1024 to make sure it fits in a
491 Lisp integer.
493 You can use this to get a general idea of how your actions affect the
494 memory usage.
495 @end defun
497 @defvar memory-full
498 This variable is @code{t} if Emacs is nearly out of memory for Lisp
499 objects, and @code{nil} otherwise.
500 @end defvar
502 @defun memory-use-counts
503 This returns a list of numbers that count the number of objects
504 created in this Emacs session.  Each of these counters increments for
505 a certain kind of object.  See the documentation string for details.
506 @end defun
508 @defvar gcs-done
509 This variable contains the total number of garbage collections
510 done so far in this Emacs session.
511 @end defvar
513 @defvar gc-elapsed
514 This variable contains the total number of seconds of elapsed time
515 during garbage collection so far in this Emacs session, as a floating
516 point number.
517 @end defvar
519 @node Memory Usage
520 @section Memory Usage
521 @cindex memory usage
523   These functions and variables give information about the total amount
524 of memory allocation that Emacs has done, broken down by data type.
525 Note the difference between these and the values returned by
526 @code{garbage-collect}; those count objects that currently exist, but
527 these count the number or size of all allocations, including those for
528 objects that have since been freed.
530 @defvar cons-cells-consed
531 The total number of cons cells that have been allocated so far
532 in this Emacs session.
533 @end defvar
535 @defvar floats-consed
536 The total number of floats that have been allocated so far
537 in this Emacs session.
538 @end defvar
540 @defvar vector-cells-consed
541 The total number of vector cells that have been allocated so far
542 in this Emacs session.
543 @end defvar
545 @defvar symbols-consed
546 The total number of symbols that have been allocated so far
547 in this Emacs session.
548 @end defvar
550 @defvar string-chars-consed
551 The total number of string characters that have been allocated so far
552 in this session.
553 @end defvar
555 @defvar misc-objects-consed
556 The total number of miscellaneous objects that have been allocated so
557 far in this session.  These include markers and overlays, plus
558 certain objects not visible to users.
559 @end defvar
561 @defvar intervals-consed
562 The total number of intervals that have been allocated so far
563 in this Emacs session.
564 @end defvar
566 @defvar strings-consed
567 The total number of strings that have been allocated so far in this
568 Emacs session.
569 @end defvar
571 @node Writing Emacs Primitives
572 @section Writing Emacs Primitives
573 @cindex primitive function internals
574 @cindex writing Emacs primitives
576   Lisp primitives are Lisp functions implemented in C@.  The details of
577 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
578 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
579 to read the source, but we can explain some things here.
581   An example of a special form is the definition of @code{or}, from
582 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
583 appearance.)
585 @cindex garbage collection protection
586 @smallexample
587 @group
588 DEFUN ("or", For, Sor, 0, UNEVALLED, 0,
589   doc: /* Eval args until one of them yields non-nil, then return
590 that value.
591 The remaining args are not evalled at all.
592 If all args return nil, return nil.
593 @end group
594 @group
595 usage: (or CONDITIONS ...)  */)
596   (Lisp_Object args)
598   register Lisp_Object val = Qnil;
599   struct gcpro gcpro1;
600 @end group
602 @group
603   GCPRO1 (args);
604 @end group
606 @group
607   while (CONSP (args))
608     @{
609       val = eval_sub (XCAR (args));
610       if (!NILP (val))
611         break;
612       args = XCDR (args);
613     @}
614 @end group
616 @group
617   UNGCPRO;
618   return val;
620 @end group
621 @end smallexample
623 @cindex @code{DEFUN}, C macro to define Lisp primitives
624   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
625 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
627 @example
628 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{sname}, @var{min}, @var{max}, @var{interactive}, @var{doc})
629 @end example
631 @table @var
632 @item lname
633 This is the name of the Lisp symbol to define as the function name; in
634 the example above, it is @code{or}.
636 @item fname
637 This is the C function name for this function.  This is the name that
638 is used in C code for calling the function.  The name is, by
639 convention, @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes
640 (@samp{-}) in the Lisp name changed to underscores.  Thus, to call
641 this function from C code, call @code{For}.
643 @item sname
644 This is a C variable name to use for a structure that holds the data for
645 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
646 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
647 create the symbol and store the subr object as its definition.  By
648 convention, this name is always @var{fname} with @samp{F} replaced with
649 @samp{S}.
651 @item min
652 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
653 function @code{or} allows a minimum of zero arguments.
655 @item max
656 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
657 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
658 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
659 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
660 equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY} are
661 macros.  If @var{max} is a number, it must be more than @var{min} but
662 less than 8.
664 @cindex interactive specification in primitives
665 @item interactive
666 This is an interactive specification, a string such as might be used
667 as the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case
668 of @code{or}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{or}
669 cannot be called interactively.  A value of @code{""} indicates a
670 function that should receive no arguments when called interactively.
671 If the value begins with a @samp{"(}, the string is evaluated as a
672 Lisp form.  For example:
674 @example
675 @group
676 DEFUN ("foo", Ffoo, Sfoo, 0, UNEVALLED,
677        "(list (read-char-by-name \"Insert character: \")\
678               (prefix-numeric-value current-prefix-arg)\
679               t))",
680   doc: /* @dots{} /*)
681 @end group
682 @end example
684 @item doc
685 This is the documentation string.  It uses C comment syntax rather
686 than C string syntax because comment syntax requires nothing special
687 to include multiple lines.  The @samp{doc:} identifies the comment
688 that follows as the documentation string.  The @samp{/*} and @samp{*/}
689 delimiters that begin and end the comment are not part of the
690 documentation string.
692 If the last line of the documentation string begins with the keyword
693 @samp{usage:}, the rest of the line is treated as the argument list
694 for documentation purposes.  This way, you can use different argument
695 names in the documentation string from the ones used in the C code.
696 @samp{usage:} is required if the function has an unlimited number of
697 arguments.
699 All the usual rules for documentation strings in Lisp code
700 (@pxref{Documentation Tips}) apply to C code documentation strings
701 too.
702 @end table
704   After the call to the @code{DEFUN} macro, you must write the
705 argument list for the C function, including the types for the
706 arguments.  If the primitive accepts a fixed maximum number of Lisp
707 arguments, there must be one C argument for each Lisp argument, and
708 each argument must be of type @code{Lisp_Object}.  (Various macros and
709 functions for creating values of type @code{Lisp_Object} are declared
710 in the file @file{lisp.h}.)  If the primitive has no upper limit on
711 the number of Lisp arguments, it must have exactly two C arguments:
712 the first is the number of Lisp arguments, and the second is the
713 address of a block containing their values.  These have types
714 @code{int} and @w{@code{Lisp_Object *}} respectively.  Since
715 @code{Lisp_Object} can hold any Lisp object of any data type, you
716 can determine the actual data type only at run time; so if you want
717 a primitive to accept only a certain type of argument, you must check
718 the type explicitly using a suitable predicate (@pxref{Type Predicates}).
719 @cindex type checking internals
721 @cindex @code{GCPRO} and @code{UNGCPRO}
722 @cindex protect C variables from garbage collection
723   Within the function @code{For} itself, note the use of the macros
724 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  These macros are defined for the
725 sake of the few platforms which do not use Emacs' default
726 stack-marking garbage collector.  The @code{GCPRO1} macro ``protects''
727 a variable from garbage collection, explicitly informing the garbage
728 collector that that variable and all its contents must be as
729 accessible.  GC protection is necessary in any function which can
730 perform Lisp evaluation by calling @code{eval_sub} or @code{Feval} as
731 a subroutine, either directly or indirectly.
733   It suffices to ensure that at least one pointer to each object is
734 GC-protected.  Thus, a particular local variable can do without
735 protection if it is certain that the object it points to will be
736 preserved by some other pointer (such as another local variable that
737 has a @code{GCPRO}).  Otherwise, the local variable needs a
738 @code{GCPRO}.
740   The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you
741 want to protect two variables, use @code{GCPRO2} instead; repeating
742 @code{GCPRO1} will not work.  Macros @code{GCPRO3}, @code{GCPRO4},
743 @code{GCPRO5}, and @code{GCPRO6} also exist.  All these macros
744 implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you must declare
745 these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if you use
746 @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
748   @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that are
749 protected in the current function.  It is necessary to do this
750 explicitly.
752   You must not use C initializers for static or global variables unless
753 the variables are never written once Emacs is dumped.  These variables
754 with initializers are allocated in an area of memory that becomes
755 read-only (on certain operating systems) as a result of dumping Emacs.
756 @xref{Pure Storage}.
758 @cindex @code{defsubr}, Lisp symbol for a primitive
759   Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
760 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive and
761 store a suitable subr object in its function cell.  The code looks like
762 this:
764 @example
765 defsubr (&@var{sname});
766 @end example
768 @noindent
769 Here @var{sname} is the name you used as the third argument to @code{DEFUN}.
771   If you add a new primitive to a file that already has Lisp primitives
772 defined in it, find the function (near the end of the file) named
773 @code{syms_of_@var{something}}, and add the call to @code{defsubr}
774 there.  If the file doesn't have this function, or if you create a new
775 file, add to it a @code{syms_of_@var{filename}} (e.g.,
776 @code{syms_of_myfile}).  Then find the spot in @file{emacs.c} where all
777 of these functions are called, and add a call to
778 @code{syms_of_@var{filename}} there.
780 @anchor{Defining Lisp variables in C}
781 @vindex byte-boolean-vars
782 @cindex defining Lisp variables in C
783 @cindex @code{DEFVAR_INT}, @code{DEFVAR_LISP}, @code{DEFVAR_BOOL}
784   The function @code{syms_of_@var{filename}} is also the place to define
785 any C variables that are to be visible as Lisp variables.
786 @code{DEFVAR_LISP} makes a C variable of type @code{Lisp_Object} visible
787 in Lisp.  @code{DEFVAR_INT} makes a C variable of type @code{int}
788 visible in Lisp with a value that is always an integer.
789 @code{DEFVAR_BOOL} makes a C variable of type @code{int} visible in Lisp
790 with a value that is either @code{t} or @code{nil}.  Note that variables
791 defined with @code{DEFVAR_BOOL} are automatically added to the list
792 @code{byte-boolean-vars} used by the byte compiler.
794 @cindex defining customization variables in C
795   If you want to make a Lisp variables that is defined in C behave
796 like one declared with @code{defcustom}, add an appropriate entry to
797 @file{cus-start.el}.
799 @cindex @code{staticpro}, protection from GC
800   If you define a file-scope C variable of type @code{Lisp_Object},
801 you must protect it from garbage-collection by calling @code{staticpro}
802 in @code{syms_of_@var{filename}}, like this:
804 @example
805 staticpro (&@var{variable});
806 @end example
808   Here is another example function, with more complicated arguments.
809 This comes from the code in @file{window.c}, and it demonstrates the use
810 of macros and functions to manipulate Lisp objects.
812 @smallexample
813 @group
814 DEFUN ("coordinates-in-window-p", Fcoordinates_in_window_p,
815   Scoordinates_in_window_p, 2, 2, 0,
816   doc: /* Return non-nil if COORDINATES are in WINDOW.
817   ...
818 @end group
819 @group
820   or `right-margin' is returned.  */)
821   (register Lisp_Object coordinates, Lisp_Object window)
823   struct window *w;
824   struct frame *f;
825   int x, y;
826   Lisp_Object lx, ly;
827 @end group
829 @group
830   CHECK_LIVE_WINDOW (window);
831   w = XWINDOW (window);
832   f = XFRAME (w->frame);
833   CHECK_CONS (coordinates);
834   lx = Fcar (coordinates);
835   ly = Fcdr (coordinates);
836   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (lx);
837   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (ly);
838   x = FRAME_PIXEL_X_FROM_CANON_X (f, lx) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
839   y = FRAME_PIXEL_Y_FROM_CANON_Y (f, ly) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
840 @end group
842 @group
843   switch (coordinates_in_window (w, x, y))
844     @{
845     case ON_NOTHING:            /* NOT in window at all. */
846       return Qnil;
847 @end group
849     ...
851 @group
852     case ON_MODE_LINE:          /* In mode line of window. */
853       return Qmode_line;
854 @end group
856     ...
858 @group
859     case ON_SCROLL_BAR:         /* On scroll-bar of window.  */
860       /* Historically we are supposed to return nil in this case.  */
861       return Qnil;
862 @end group
864 @group
865     default:
866       abort ();
867     @}
869 @end group
870 @end smallexample
872   Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
873 in C@.  The way to call a function written in Lisp is to use
874 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
875 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
876 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
877 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
878 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
879 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
880 protect pointers from garbage collection around the call to
881 @code{Ffuncall}.
883   The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
884 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
885 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
887   @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
888 @file{lisp.h} contains the definitions for some important macros and
889 functions.
891   If you define a function which is side-effect free, update the code
892 in @file{byte-opt.el} that binds @code{side-effect-free-fns} and
893 @code{side-effect-and-error-free-fns} so that the compiler optimizer
894 knows about it.
896 @node Object Internals
897 @section Object Internals
898 @cindex object internals
900   Emacs Lisp provides a rich set of the data types.  Some of them, like cons
901 cells, integers and strings, are common to nearly all Lisp dialects.  Some
902 others, like markers and buffers, are quite special and needed to provide
903 the basic support to write editor commands in Lisp.  To implement such
904 a variety of object types and provide an efficient way to pass objects between
905 the subsystems of an interpreter, there is a set of C data structures and
906 a special type to represent the pointers to all of them, which is known as
907 @dfn{tagged pointer}.
909   In C, the tagged pointer is an object of type @code{Lisp_Object}.  Any
910 initialized variable of such a type always holds the value of one of the
911 following basic data types: integer, symbol, string, cons cell, float,
912 vectorlike or miscellaneous object.  Each of these data types has the
913 corresponding tag value.  All tags are enumerated by @code{enum Lisp_Type}
914 and placed into a 3-bit bitfield of the @code{Lisp_Object}.  The rest of the
915 bits is the value itself.  Integer values are immediate, i.e., directly
916 represented by those @dfn{value bits}, and all other objects are represented
917 by the C pointers to a corresponding object allocated from the heap.  Width
918 of the @code{Lisp_Object} is platform- and configuration-dependent: usually
919 it's equal to the width of an underlying platform pointer (i.e., 32-bit on
920 a 32-bit machine and 64-bit on a 64-bit one), but also there is a special
921 configuration where @code{Lisp_Object} is 64-bit but all pointers are 32-bit.
922 The latter trick was designed to overcome the limited range of values for
923 Lisp integers on a 32-bit system by using 64-bit @code{long long} type for
924 @code{Lisp_Object}.
926   The following C data structures are defined in @file{lisp.h} to represent
927 the basic data types beyond integers:
929 @table @code
930 @item struct Lisp_Cons
931 Cons cell, an object used to construct lists.
933 @item struct Lisp_String
934 String, the basic object to represent a sequence of characters.
936 @item struct Lisp_Vector
937 Array, a fixed-size set of Lisp objects which may be accessed by an index.
939 @item struct Lisp_Symbol
940 Symbol, the unique-named entity commonly used as an identifier.
942 @item struct Lisp_Float
943 Floating point value.
945 @item union Lisp_Misc
946 Miscellaneous kinds of objects which don't fit into any of the above.
947 @end table
949   These types are the first-class citizens of an internal type system.
950 Since the tag space is limited, all other types are the subtypes of either
951 @code{Lisp_Vectorlike} or @code{Lisp_Misc}.  Vector subtypes are enumerated
952 by @code{enum pvec_type}, and nearly all complex objects like windows, buffers,
953 frames, and processes fall into this category.  The rest of special types,
954 including markers and overlays, are enumerated by @code{enum Lisp_Misc_Type}
955 and form the set of subtypes of @code{Lisp_Misc}.
957   Below there is a description of a few subtypes of @code{Lisp_Vectorlike}.
958 Buffer object represents the text to display and edit.  Window is the part
959 of display structure which shows the buffer or used as a container to
960 recursively place other windows on the same frame.  (Do not confuse Emacs Lisp
961 window object with the window as an entity managed by the user interface
962 system like X; in Emacs terminology, the latter is called frame.)  Finally,
963 process object is used to manage the subprocesses.
965 @menu
966 * Buffer Internals::    Components of a buffer structure.
967 * Window Internals::    Components of a window structure.
968 * Process Internals::   Components of a process structure.
969 @end menu
971 @node Buffer Internals
972 @subsection Buffer Internals
973 @cindex internals, of buffer
974 @cindex buffer internals
976   Two structures (see @file{buffer.h}) are used to represent buffers
977 in C@.  The @code{buffer_text} structure contains fields describing the
978 text of a buffer; the @code{buffer} structure holds other fields.  In
979 the case of indirect buffers, two or more @code{buffer} structures
980 reference the same @code{buffer_text} structure.
982 Here are some of the fields in @code{struct buffer_text}:
984 @table @code
985 @item beg
986 The address of the buffer contents.
988 @item gpt
989 @itemx gpt_byte
990 The character and byte positions of the buffer gap.  @xref{Buffer
991 Gap}.
993 @item z
994 @itemx z_byte
995 The character and byte positions of the end of the buffer text.
997 @item gap_size
998 The size of buffer's gap.  @xref{Buffer Gap}.
1000 @item modiff
1001 @itemx save_modiff
1002 @itemx chars_modiff
1003 @itemx overlay_modiff
1004 These fields count the number of buffer-modification events performed
1005 in this buffer.  @code{modiff} is incremented after each
1006 buffer-modification event, and is never otherwise changed;
1007 @code{save_modiff} contains the value of @code{modiff} the last time
1008 the buffer was visited or saved; @code{chars_modiff} counts only
1009 modifications to the characters in the buffer, ignoring all other
1010 kinds of changes; and @code{overlay_modiff} counts only modifications
1011 to the overlays.
1013 @item beg_unchanged
1014 @itemx end_unchanged
1015 The number of characters at the start and end of the text that are
1016 known to be unchanged since the last complete redisplay.
1018 @item unchanged_modified
1019 @itemx overlay_unchanged_modified
1020 The values of @code{modiff} and @code{overlay_modiff}, respectively,
1021 after the last complete redisplay.  If their current values match
1022 @code{modiff} or @code{overlay_modiff}, that means
1023 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
1024 information.
1026 @item markers
1027 The markers that refer to this buffer.  This is actually a single
1028 marker, and successive elements in its marker @code{chain} are the other
1029 markers referring to this buffer text.
1031 @item intervals
1032 The interval tree which records the text properties of this buffer.
1033 @end table
1035 Some of the fields of @code{struct buffer} are:
1037 @table @code
1038 @item header
1039 A header of type @code{struct vectorlike_header} is common to all
1040 vectorlike objects.
1042 @item own_text
1043 A @code{struct buffer_text} structure that ordinarily holds the buffer
1044 contents.  In indirect buffers, this field is not used.
1046 @item text
1047 A pointer to the @code{buffer_text} structure for this buffer.  In an
1048 ordinary buffer, this is the @code{own_text} field above.  In an
1049 indirect buffer, this is the @code{own_text} field of the base buffer.
1051 @item next
1052 A pointer to the next buffer, in the chain of all buffers, including
1053 killed buffers.  This chain is used only for allocation and garbage
1054 collection, in order to collect killed buffers properly.
1056 @item pt
1057 @itemx pt_byte
1058 The character and byte positions of point in a buffer.
1060 @item begv
1061 @itemx begv_byte
1062 The character and byte positions of the beginning of the accessible
1063 range of text in the buffer.
1065 @item zv
1066 @itemx zv_byte
1067 The character and byte positions of the end of the accessible range of
1068 text in the buffer.
1070 @item base_buffer
1071 In an indirect buffer, this points to the base buffer.  In an ordinary
1072 buffer, it is null.
1074 @item local_flags
1075 This field contains flags indicating that certain variables are local
1076 in this buffer.  Such variables are declared in the C code using
1077 @code{DEFVAR_PER_BUFFER}, and their buffer-local bindings are stored
1078 in fields in the buffer structure itself.  (Some of these fields are
1079 described in this table.)
1081 @item modtime
1082 The modification time of the visited file.  It is set when the file is
1083 written or read.  Before writing the buffer into a file, this field is
1084 compared to the modification time of the file to see if the file has
1085 changed on disk.  @xref{Buffer Modification}.
1087 @item auto_save_modified
1088 The time when the buffer was last auto-saved.
1090 @item last_window_start
1091 The @code{window-start} position in the buffer as of the last time the
1092 buffer was displayed in a window.
1094 @item clip_changed
1095 This flag indicates that narrowing has changed in the buffer.
1096 @xref{Narrowing}.
1098 @item prevent_redisplay_optimizations_p
1099 This flag indicates that redisplay optimizations should not be used to
1100 display this buffer.
1102 @item overlay_center
1103 This field holds the current overlay center position.  @xref{Managing
1104 Overlays}.
1106 @item overlays_before
1107 @itemx overlays_after
1108 These fields hold, respectively, a list of overlays that end at or
1109 before the current overlay center, and a list of overlays that end
1110 after the current overlay center.  @xref{Managing Overlays}.
1111 @code{overlays_before} is sorted in order of decreasing end position,
1112 and @code{overlays_after} is sorted in order of increasing beginning
1113 position.
1115 @c FIXME? the following are now all Lisp_Object BUFFER_INTERNAL_FIELD (foo).
1117 @item name
1118 A Lisp string that names the buffer.  It is guaranteed to be unique.
1119 @xref{Buffer Names}.
1121 @item save_length
1122 The length of the file this buffer is visiting, when last read or
1123 saved.  This and other fields concerned with saving are not kept in
1124 the @code{buffer_text} structure because indirect buffers are never
1125 saved.
1127 @item directory
1128 The directory for expanding relative file names.  This is the value of
1129 the buffer-local variable @code{default-directory} (@pxref{File Name Expansion}).
1131 @item filename
1132 The name of the file visited in this buffer, or @code{nil}.  This is
1133 the value of the buffer-local variable @code{buffer-file-name}
1134 (@pxref{Buffer File Name}).
1136 @item undo_list
1137 @itemx backed_up
1138 @itemx auto_save_file_name
1139 @itemx auto_save_file_format
1140 @itemx read_only
1141 @itemx file_format
1142 @itemx file_truename
1143 @itemx invisibility_spec
1144 @itemx display_count
1145 @itemx display_time
1146 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1147 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1148 variable names have the additional prefix @code{buffer-} and have
1149 underscores replaced with dashes.  For instance, @code{undo_list}
1150 stores the value of @code{buffer-undo-list}.
1152 @item mark
1153 The mark for the buffer.  The mark is a marker, hence it is also
1154 included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark}.
1156 @item local_var_alist
1157 The association list describing the buffer-local variable bindings of
1158 this buffer, not including the built-in buffer-local bindings that
1159 have special slots in the buffer object.  (Those slots are omitted
1160 from this table.)  @xref{Buffer-Local Variables}.
1162 @item major_mode
1163 Symbol naming the major mode of this buffer, e.g., @code{lisp-mode}.
1165 @item mode_name
1166 Pretty name of the major mode, e.g., @code{"Lisp"}.
1168 @item keymap
1169 @itemx abbrev_table
1170 @itemx syntax_table
1171 @itemx category_table
1172 @itemx display_table
1173 These fields store the buffer's local keymap (@pxref{Keymaps}), abbrev
1174 table (@pxref{Abbrev Tables}), syntax table (@pxref{Syntax Tables}),
1175 category table (@pxref{Categories}), and display table (@pxref{Display
1176 Tables}).
1178 @item downcase_table
1179 @itemx upcase_table
1180 @itemx case_canon_table
1181 These fields store the conversion tables for converting text to lower
1182 case, upper case, and for canonicalizing text for case-fold search.
1183 @xref{Case Tables}.
1185 @item minor_modes
1186 An alist of the minor modes of this buffer.
1188 @item pt_marker
1189 @itemx begv_marker
1190 @itemx zv_marker
1191 These fields are only used in an indirect buffer, or in a buffer that
1192 is the base of an indirect buffer.  Each holds a marker that records
1193 @code{pt}, @code{begv}, and @code{zv} respectively, for this buffer
1194 when the buffer is not current.
1196 @item mode_line_format
1197 @itemx header_line_format
1198 @itemx case_fold_search
1199 @itemx tab_width
1200 @itemx fill_column
1201 @itemx left_margin
1202 @itemx auto_fill_function
1203 @itemx truncate_lines
1204 @itemx word_wrap
1205 @itemx ctl_arrow
1206 @itemx bidi_display_reordering
1207 @itemx bidi_paragraph_direction
1208 @itemx selective_display
1209 @itemx selective_display_ellipses
1210 @itemx overwrite_mode
1211 @itemx abbrev_mode
1212 @itemx mark_active
1213 @itemx enable_multibyte_characters
1214 @itemx buffer_file_coding_system
1215 @itemx cache_long_line_scans
1216 @itemx point_before_scroll
1217 @itemx left_fringe_width
1218 @itemx right_fringe_width
1219 @itemx fringes_outside_margins
1220 @itemx scroll_bar_width
1221 @itemx indicate_empty_lines
1222 @itemx indicate_buffer_boundaries
1223 @itemx fringe_indicator_alist
1224 @itemx fringe_cursor_alist
1225 @itemx scroll_up_aggressively
1226 @itemx scroll_down_aggressively
1227 @itemx cursor_type
1228 @itemx cursor_in_non_selected_windows
1229 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1230 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1231 variable names have underscores replaced with dashes.  For instance,
1232 @code{mode_line_format} stores the value of @code{mode-line-format}.
1234 @item last_selected_window
1235 This is the last window that was selected with this buffer in it, or @code{nil}
1236 if that window no longer displays this buffer.
1237 @end table
1239 @node Window Internals
1240 @subsection Window Internals
1241 @cindex internals, of window
1242 @cindex window internals
1244   The fields of a window (for a complete list, see the definition of
1245 @code{struct window} in @file{window.h}) include:
1247 @table @code
1248 @item frame
1249 The frame that this window is on.
1251 @item mini_p
1252 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
1254 @item parent
1255 Internally, Emacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
1256 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
1257 to a window's parent.
1259 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
1260 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
1261 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
1262 leaves of the tree, which actually display buffers.
1264 @item hchild
1265 @itemx vchild
1266 These fields contain the window's leftmost child and its topmost child
1267 respectively.  @code{hchild} is used if the window is subdivided
1268 horizontally by child windows, and @code{vchild} if it is subdivided
1269 vertically.  In a live window, only one of @code{hchild}, @code{vchild},
1270 and @code{buffer} (q.v.@:) is non-@code{nil}.
1272 @item next
1273 @itemx prev
1274 The next sibling and previous sibling of this window.  @code{next} is
1275 @code{nil} if the window is the right-most or bottom-most in its group;
1276 @code{prev} is @code{nil} if it is the left-most or top-most in its
1277 group.
1279 @item left_col
1280 The left-hand edge of the window, measured in columns, relative to the
1281 leftmost column in the frame (column 0).
1283 @item top_line
1284 The top edge of the window, measured in lines, relative to the topmost
1285 line in the frame (line 0).
1287 @item total_cols
1288 @itemx total_lines
1289 The width and height of the window, measured in columns and lines
1290 respectively.  The width includes the scroll bar and fringes, and/or
1291 the separator line on the right of the window (if any).
1293 @item buffer
1294 The buffer that the window is displaying.
1296 @item start
1297 A marker pointing to the position in the buffer that is the first
1298 character displayed in the window.
1300 @item pointm
1301 @cindex window point internals
1302 This is the value of point in the current buffer when this window is
1303 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
1305 @item force_start
1306 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
1307 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
1308 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
1309 window to show the text around point, it moves point to a location that
1310 is on the screen.
1312 @item frozen_window_start_p
1313 This field is set temporarily to 1 to indicate to redisplay that
1314 @code{start} of this window should not be changed, even if point
1315 gets invisible.
1317 @item start_at_line_beg
1318 Non-@code{nil} means current value of @code{start} was the beginning of a line
1319 when it was chosen.
1321 @item use_time
1322 This is the last time that the window was selected.  The function
1323 @code{get-lru-window} uses this field.
1325 @item sequence_number
1326 A unique number assigned to this window when it was created.
1328 @item last_modified
1329 The @code{modiff} field of the window's buffer, as of the last time
1330 a redisplay completed in this window.
1332 @item last_overlay_modified
1333 The @code{overlay_modiff} field of the window's buffer, as of the last
1334 time a redisplay completed in this window.
1336 @item last_point
1337 The buffer's value of point, as of the last time a redisplay completed
1338 in this window.
1340 @item last_had_star
1341 A non-@code{nil} value means the window's buffer was ``modified'' when the
1342 window was last updated.
1344 @item vertical_scroll_bar
1345 This window's vertical scroll bar.
1347 @item left_margin_cols
1348 @itemx right_margin_cols
1349 The widths of the left and right margins in this window.  A value of
1350 @code{nil} means no margin.
1352 @item left_fringe_width
1353 @itemx right_fringe_width
1354 The widths of the left and right fringes in this window.  A value of
1355 @code{nil} or @code{t} means use the values of the frame.
1357 @item fringes_outside_margins
1358 A non-@code{nil} value means the fringes outside the display margins;
1359 othersize they are between the margin and the text.
1361 @item window_end_pos
1362 This is computed as @code{z} minus the buffer position of the last glyph
1363 in the current matrix of the window.  The value is only valid if
1364 @code{window_end_valid} is not @code{nil}.
1366 @item window_end_bytepos
1367 The byte position corresponding to @code{window_end_pos}.
1369 @item window_end_vpos
1370 The window-relative vertical position of the line containing
1371 @code{window_end_pos}.
1373 @item window_end_valid
1374 This field is set to a non-@code{nil} value if @code{window_end_pos} is truly
1375 valid.  This is @code{nil} if nontrivial redisplay is pre-empted, since in that
1376 case the display that @code{window_end_pos} was computed for did not get
1377 onto the screen.
1379 @item cursor
1380 A structure describing where the cursor is in this window.
1382 @item last_cursor
1383 The value of @code{cursor} as of the last redisplay that finished.
1385 @item phys_cursor
1386 A structure describing where the cursor of this window physically is.
1388 @item phys_cursor_type
1389 @c FIXME What is this?
1390 @c itemx phys_cursor_ascent
1391 @itemx phys_cursor_height
1392 @itemx phys_cursor_width
1393 The type, height, and width of the cursor that was last displayed on
1394 this window.
1396 @item phys_cursor_on_p
1397 This field is non-zero if the cursor is physically on.
1399 @item cursor_off_p
1400 Non-zero means the cursor in this window is logically off.  This is
1401 used for blinking the cursor.
1403 @item last_cursor_off_p
1404 This field contains the value of @code{cursor_off_p} as of the time of
1405 the last redisplay.
1407 @item must_be_updated_p
1408 This is set to 1 during redisplay when this window must be updated.
1410 @item hscroll
1411 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
1412 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
1414 @item vscroll
1415 Vertical scroll amount, in pixels.  Normally, this is 0.
1417 @item dedicated
1418 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
1420 @item display_table
1421 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
1423 @item update_mode_line
1424 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
1426 @item base_line_number
1427 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
1428 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
1430 @item base_line_pos
1431 The position in the buffer for which the line number is known, or
1432 @code{nil} meaning none is known.  If it is a buffer, don't display
1433 the line number as long as the window shows that buffer.
1435 @item region_showing
1436 If the region (or part of it) is highlighted in this window, this field
1437 holds the mark position that made one end of that region.  Otherwise,
1438 this field is @code{nil}.
1440 @item column_number_displayed
1441 The column number currently displayed in this window's mode line, or @code{nil}
1442 if column numbers are not being displayed.
1444 @item current_matrix
1445 @itemx desired_matrix
1446 Glyph matrices describing the current and desired display of this window.
1447 @end table
1449 @node Process Internals
1450 @subsection Process Internals
1451 @cindex internals, of process
1452 @cindex process internals
1454   The fields of a process (for a complete list, see the definition of
1455 @code{struct Lisp_Process} in @file{process.h}) include:
1457 @table @code
1458 @item name
1459 A string, the name of the process.
1461 @item command
1462 A list containing the command arguments that were used to start this
1463 process.  For a network or serial process, it is @code{nil} if the
1464 process is running or @code{t} if the process is stopped.
1466 @item filter
1467 If non-@code{nil}, a function used to accept output from the process
1468 instead of a buffer.
1470 @item sentinel
1471 If non-@code{nil}, a function called whenever the state of the process
1472 changes.
1474 @item buffer
1475 The associated buffer of the process.
1477 @item pid
1478 An integer, the operating system's process @acronym{ID}.
1479 Pseudo-processes such as network or serial connections use a value of 0.
1481 @item childp
1482 A flag, @code{t} if this is really a child process.  For a network or
1483 serial connection, it is a plist based on the arguments to
1484 @code{make-network-process} or @code{make-serial-process}.
1486 @item mark
1487 A marker indicating the position of the end of the last output from this
1488 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
1489 of the buffer.
1491 @item kill_without_query
1492 If this is non-zero, killing Emacs while this process is still running
1493 does not ask for confirmation about killing the process.
1495 @item raw_status
1496 The raw process status, as returned by the @code{wait} system call.
1498 @item status
1499 The process status, as @code{process-status} should return it.
1501 @item tick
1502 @itemx update_tick
1503 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
1504 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
1505 message in the process buffer.
1507 @item pty_flag
1508 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a pty;
1509 @code{nil} if it uses a pipe.
1511 @item infd
1512 The file descriptor for input from the process.
1514 @item outfd
1515 The file descriptor for output to the process.
1517 @item tty_name
1518 The name of the terminal that the subprocess is using,
1519 or @code{nil} if it is using pipes.
1521 @item decode_coding_system
1522 Coding-system for decoding the input from this process.
1524 @item decoding_buf
1525 A working buffer for decoding.
1527 @item decoding_carryover
1528 Size of carryover in decoding.
1530 @item encode_coding_system
1531 Coding-system for encoding the output to this process.
1533 @item encoding_buf
1534 A working buffer for encoding.
1536 @item inherit_coding_system_flag
1537 Flag to set @code{coding-system} of the process buffer from the
1538 coding system used to decode process output.
1540 @item type
1541 Symbol indicating the type of process: @code{real}, @code{network},
1542 @code{serial}.
1544 @end table
1546 @node C Integer Types
1547 @section C Integer Types
1548 @cindex integer types (C programming language)
1550 Here are some guidelines for use of integer types in the Emacs C
1551 source code.  These guidelines sometimes give competing advice; common
1552 sense is advised.
1554 @itemize @bullet
1555 @item
1556 Avoid arbitrary limits.  For example, avoid @code{int len = strlen
1557 (s);} unless the length of @code{s} is required for other reasons to
1558 fit in @code{int} range.
1560 @item
1561 Do not assume that signed integer arithmetic wraps around on overflow.
1562 This is no longer true of Emacs porting targets: signed integer
1563 overflow has undefined behavior in practice, and can dump core or
1564 even cause earlier or later code to behave ``illogically''.  Unsigned
1565 overflow does wrap around reliably, modulo a power of two.
1567 @item
1568 Prefer signed types to unsigned, as code gets confusing when signed
1569 and unsigned types are combined.  Many other guidelines assume that
1570 types are signed; in the rarer cases where unsigned types are needed,
1571 similar advice may apply to the unsigned counterparts (e.g.,
1572 @code{size_t} instead of @code{ptrdiff_t}, or @code{uintptr_t} instead
1573 of @code{intptr_t}).
1575 @item
1576 Prefer @code{int} for Emacs character codes, in the range 0 ..@: 0x3FFFFF.
1578 @item
1579 Prefer @code{ptrdiff_t} for sizes, i.e., for integers bounded by the
1580 maximum size of any individual C object or by the maximum number of
1581 elements in any C array.  This is part of Emacs's general preference
1582 for signed types.  Using @code{ptrdiff_t} limits objects to
1583 @code{PTRDIFF_MAX} bytes, but larger objects would cause trouble
1584 anyway since they would break pointer subtraction, so this does not
1585 impose an arbitrary limit.
1587 @item
1588 Prefer @code{intptr_t} for internal representations of pointers, or
1589 for integers bounded only by the number of objects that can exist at
1590 any given time or by the total number of bytes that can be allocated.
1591 Currently Emacs sometimes uses other types when @code{intptr_t} would
1592 be better; fixing this is lower priority, as the code works as-is on
1593 Emacs's current porting targets.
1595 @item
1596 Prefer the Emacs-defined type @code{EMACS_INT} for representing values
1597 converted to or from Emacs Lisp fixnums, as fixnum arithmetic is based
1598 on @code{EMACS_INT}.
1600 @item
1601 When representing a system value (such as a file size or a count of
1602 seconds since the Epoch), prefer the corresponding system type (e.g.,
1603 @code{off_t}, @code{time_t}).  Do not assume that a system type is
1604 signed, unless this assumption is known to be safe.  For example,
1605 although @code{off_t} is always signed, @code{time_t} need not be.
1607 @item
1608 Prefer the Emacs-defined type @code{printmax_t} for representing
1609 values that might be any signed integer value that can be printed,
1610 using a @code{printf}-family function.
1612 @item
1613 Prefer @code{intmax_t} for representing values that might be any
1614 signed integer value.
1616 @item
1617 In bitfields, prefer @code{unsigned int} or @code{signed int} to
1618 @code{int}, as @code{int} is less portable: it might be signed, and
1619 might not be.  Single-bit bit fields are invariably @code{unsigned
1620 int} so that their values are 0 and 1.
1622 @item
1623 In C, Emacs commonly uses @code{bool}, 1, and 0 for boolean values.
1624 Using @code{bool} for booleans can make programs easier to read and a
1625 bit faster than using @code{int}.  Although it is also OK to use
1626 @code{int}, this older style is gradually being phased out.  When
1627 using @code{bool}, respect the limitations of the replacement
1628 implementation of @code{bool}, as documented in the source file
1629 @file{lib/stdbool.in.h}, so that Emacs remains portable to pre-C99
1630 platforms.
1631 @end itemize
1633 @c FIXME Mention src/globals.h somewhere in this file?