authors.el updates and sorting change
[emacs/old-mirror.git] / doc / lispref / internals.texi
blob3d85b474d4b749b369b6a8c0a532305642f8a132
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990-1993, 1998-1999, 2001-2014 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 * C Dialect::           What C variant Emacs is written in.
19 * Writing Emacs Primitives::   Writing C code for Emacs.
20 * Object Internals::    Data formats of buffers, windows, processes.
21 * C Integer Types::     How C integer types are used inside Emacs.
22 @end menu
24 @node Building Emacs
25 @section Building Emacs
26 @cindex building Emacs
27 @pindex temacs
29   This section explains the steps involved in building the Emacs
30 executable.  You don't have to know this material to build and install
31 Emacs, since the makefiles do all these things automatically.  This
32 information is pertinent to Emacs developers.
34    Compilation of the C source files in the @file{src} directory
35 produces an executable file called @file{temacs}, also called a
36 @dfn{bare impure Emacs}.  It contains the Emacs Lisp interpreter and
37 I/O routines, but not the editing commands.
39 @cindex @file{loadup.el}
40   The command @w{@command{temacs -l loadup}} would run @file{temacs}
41 and direct it to load @file{loadup.el}.  The @code{loadup} library
42 loads additional Lisp libraries, which set up the normal Emacs editing
43 environment.  After this step, the Emacs executable is no longer
44 @dfn{bare}.
46 @cindex dumping Emacs
47   Because it takes some time to load the standard Lisp files, the
48 @file{temacs} executable usually isn't run directly by users.
49 Instead, as one of the last steps of building Emacs, the command
50 @samp{temacs -batch -l loadup dump} is run.  The special @samp{dump}
51 argument causes @command{temacs} to dump out an executable program,
52 called @file{emacs}, which has all the standard Lisp files preloaded.
53 (The @samp{-batch} argument prevents @file{temacs} from trying to
54 initialize any of its data on the terminal, so that the tables of
55 terminal information are empty in the dumped Emacs.)
57 @cindex preloaded Lisp files
58 @vindex preloaded-file-list
59   The dumped @file{emacs} executable (also called a @dfn{pure} Emacs)
60 is the one which is installed.  The variable
61 @code{preloaded-file-list} stores a list of the Lisp files preloaded
62 into the dumped Emacs.  If you port Emacs to a new operating system,
63 and are not able to implement dumping, then Emacs must load
64 @file{loadup.el} each time it starts.
66 @cindex @file{site-load.el}
67   You can specify additional files to preload by writing a library named
68 @file{site-load.el} that loads them.  You may need to rebuild Emacs
69 with an added definition
71 @example
72 #define SITELOAD_PURESIZE_EXTRA @var{n}
73 @end example
75 @noindent
76 to make @var{n} added bytes of pure space to hold the additional files;
77 see @file{src/puresize.h}.
78 (Try adding increments of 20000 until it is big enough.)  However, the
79 advantage of preloading additional files decreases as machines get
80 faster.  On modern machines, it is usually not advisable.
82   After @file{loadup.el} reads @file{site-load.el}, it finds the
83 documentation strings for primitive and preloaded functions (and
84 variables) in the file @file{etc/DOC} where they are stored, by
85 calling @code{Snarf-documentation} (@pxref{Definition of
86 Snarf-documentation,, Accessing Documentation}).
88 @cindex @file{site-init.el}
89 @cindex preloading additional functions and variables
90   You can specify other Lisp expressions to execute just before dumping
91 by putting them in a library named @file{site-init.el}.  This file is
92 executed after the documentation strings are found.
94   If you want to preload function or variable definitions, there are
95 three ways you can do this and make their documentation strings
96 accessible when you subsequently run Emacs:
98 @itemize @bullet
99 @item
100 Arrange to scan these files when producing the @file{etc/DOC} file,
101 and load them with @file{site-load.el}.
103 @item
104 Load the files with @file{site-init.el}, then copy the files into the
105 installation directory for Lisp files when you install Emacs.
107 @item
108 Specify a @code{nil} value for @code{byte-compile-dynamic-docstrings}
109 as a local variable in each of these files, and load them with either
110 @file{site-load.el} or @file{site-init.el}.  (This method has the
111 drawback that the documentation strings take up space in Emacs all the
112 time.)
113 @end itemize
115 @cindex change @code{load-path} at configure time
116 @cindex @option{--enable-locallisppath} option to @command{configure}
117   It is not advisable to put anything in @file{site-load.el} or
118 @file{site-init.el} that would alter any of the features that users
119 expect in an ordinary unmodified Emacs.  If you feel you must override
120 normal features for your site, do it with @file{default.el}, so that
121 users can override your changes if they wish.  @xref{Startup Summary}.
122 Note that if either @file{site-load.el} or @file{site-init.el} changes
123 @code{load-path}, the changes will be lost after dumping.
124 @xref{Library Search}.  To make a permanent change to
125 @code{load-path}, use the @option{--enable-locallisppath} option
126 of @command{configure}.
128   In a package that can be preloaded, it is sometimes necessary (or
129 useful) to delay certain evaluations until Emacs subsequently starts
130 up.  The vast majority of such cases relate to the values of
131 customizable variables.  For example, @code{tutorial-directory} is a
132 variable defined in @file{startup.el}, which is preloaded.  The default
133 value is set based on @code{data-directory}.  The variable needs to
134 access the value of @code{data-directory} when Emacs starts, not when
135 it is dumped, because the Emacs executable has probably been installed
136 in a different location since it was dumped.
138 @defun custom-initialize-delay symbol value
139 This function delays the initialization of @var{symbol} to the next
140 Emacs start.  You normally use this function by specifying it as the
141 @code{:initialize} property of a customizable variable.  (The argument
142 @var{value} is unused, and is provided only for compatibility with the
143 form Custom expects.)
144 @end defun
146 In the unlikely event that you need a more general functionality than
147 @code{custom-initialize-delay} provides, you can use
148 @code{before-init-hook} (@pxref{Startup Summary}).
150 @defun dump-emacs to-file from-file
151 @cindex unexec
152 This function dumps the current state of Emacs into an executable file
153 @var{to-file}.  It takes symbols from @var{from-file} (this is normally
154 the executable file @file{temacs}).
156 If you want to use this function in an Emacs that was already dumped,
157 you must run Emacs with @samp{-batch}.
158 @end defun
160 @node Pure Storage
161 @section Pure Storage
162 @cindex pure storage
164   Emacs Lisp uses two kinds of storage for user-created Lisp objects:
165 @dfn{normal storage} and @dfn{pure storage}.  Normal storage is where
166 all the new data created during an Emacs session are kept
167 (@pxref{Garbage Collection}).  Pure storage is used for certain data
168 in the preloaded standard Lisp files---data that should never change
169 during actual use of Emacs.
171   Pure storage is allocated only while @command{temacs} is loading the
172 standard preloaded Lisp libraries.  In the file @file{emacs}, it is
173 marked as read-only (on operating systems that permit this), so that
174 the memory space can be shared by all the Emacs jobs running on the
175 machine at once.  Pure storage is not expandable; a fixed amount is
176 allocated when Emacs is compiled, and if that is not sufficient for
177 the preloaded libraries, @file{temacs} allocates dynamic memory for
178 the part that didn't fit.  The resulting image will work, but garbage
179 collection (@pxref{Garbage Collection}) is disabled in this situation,
180 causing a memory leak.  Such an overflow normally won't happen unless
181 you try to preload additional libraries or add features to the
182 standard ones.  Emacs will display a warning about the overflow when
183 it starts.  If this happens, you should increase the compilation
184 parameter @code{SYSTEM_PURESIZE_EXTRA} in the file
185 @file{src/puresize.h} and rebuild Emacs.
187 @defun purecopy object
188 This function makes a copy in pure storage of @var{object}, and returns
189 it.  It copies a string by simply making a new string with the same
190 characters, but without text properties, in pure storage.  It
191 recursively copies the contents of vectors and cons cells.  It does
192 not make copies of other objects such as symbols, but just returns
193 them unchanged.  It signals an error if asked to copy markers.
195 This function is a no-op except while Emacs is being built and dumped;
196 it is usually called only in preloaded Lisp files.
197 @end defun
199 @defvar pure-bytes-used
200 The value of this variable is the number of bytes of pure storage
201 allocated so far.  Typically, in a dumped Emacs, this number is very
202 close to the total amount of pure storage available---if it were not,
203 we would preallocate less.
204 @end defvar
206 @defvar purify-flag
207 This variable determines whether @code{defun} should make a copy of the
208 function definition in pure storage.  If it is non-@code{nil}, then the
209 function definition is copied into pure storage.
211 This flag is @code{t} while loading all of the basic functions for
212 building Emacs initially (allowing those functions to be shareable and
213 non-collectible).  Dumping Emacs as an executable always writes
214 @code{nil} in this variable, regardless of the value it actually has
215 before and after dumping.
217 You should not change this flag in a running Emacs.
218 @end defvar
220 @node Garbage Collection
221 @section Garbage Collection
223 @cindex memory allocation
224   When a program creates a list or the user defines a new function
225 (such as by loading a library), that data is placed in normal storage.
226 If normal storage runs low, then Emacs asks the operating system to
227 allocate more memory.  Different types of Lisp objects, such as
228 symbols, cons cells, small vectors, markers, etc., are segregated in
229 distinct blocks in memory.  (Large vectors, long strings, buffers and
230 certain other editing types, which are fairly large, are allocated in
231 individual blocks, one per object; small strings are packed into blocks
232 of 8k bytes, and small vectors are packed into blocks of 4k bytes).
234 @cindex vector-like objects, storage
235 @cindex storage of vector-like Lisp objects
236   Beyond the basic vector, a lot of objects like window, buffer, and
237 frame are managed as if they were vectors.  The corresponding C data
238 structures include the @code{struct vectorlike_header} field whose
239 @code{size} member contains the subtype enumerated by @code{enum pvec_type}
240 and an information about how many @code{Lisp_Object} fields this structure
241 contains and what the size of the rest data is.  This information is
242 needed to calculate the memory footprint of an object, and used
243 by the vector allocation code while iterating over the vector blocks.
245 @cindex garbage collection
246   It is quite common to use some storage for a while, then release it
247 by (for example) killing a buffer or deleting the last pointer to an
248 object.  Emacs provides a @dfn{garbage collector} to reclaim this
249 abandoned storage.  The garbage collector operates by finding and
250 marking all Lisp objects that are still accessible to Lisp programs.
251 To begin with, it assumes all the symbols, their values and associated
252 function definitions, and any data presently on the stack, are
253 accessible.  Any objects that can be reached indirectly through other
254 accessible objects are also accessible.
256   When marking is finished, all objects still unmarked are garbage.  No
257 matter what the Lisp program or the user does, it is impossible to refer
258 to them, since there is no longer a way to reach them.  Their space
259 might as well be reused, since no one will miss them.  The second
260 (``sweep'') phase of the garbage collector arranges to reuse them.
262 @c ??? Maybe add something describing weak hash tables here?
264 @cindex free list
265   The sweep phase puts unused cons cells onto a @dfn{free list}
266 for future allocation; likewise for symbols and markers.  It compacts
267 the accessible strings so they occupy fewer 8k blocks; then it frees the
268 other 8k blocks.  Unreachable vectors from vector blocks are coalesced
269 to create largest possible free areas; if a free area spans a complete
270 4k block, that block is freed.  Otherwise, the free area is recorded
271 in a free list array, where each entry corresponds to a free list
272 of areas of the same size.  Large vectors, buffers, and other large
273 objects are allocated and freed individually.
275 @cindex CL note---allocate more storage
276 @quotation
277 @b{Common Lisp note:} Unlike other Lisps, GNU Emacs Lisp does not
278 call the garbage collector when the free list is empty.  Instead, it
279 simply requests the operating system to allocate more storage, and
280 processing continues until @code{gc-cons-threshold} bytes have been
281 used.
283 This means that you can make sure that the garbage collector will not
284 run during a certain portion of a Lisp program by calling the garbage
285 collector explicitly just before it (provided that portion of the
286 program does not use so much space as to force a second garbage
287 collection).
288 @end quotation
290 @deffn Command garbage-collect
291 This command runs a garbage collection, and returns information on
292 the amount of space in use.  (Garbage collection can also occur
293 spontaneously if you use more than @code{gc-cons-threshold} bytes of
294 Lisp data since the previous garbage collection.)
296 @code{garbage-collect} returns a list with information on amount of space in
297 use, where each entry has the form @samp{(@var{name} @var{size} @var{used})}
298 or @samp{(@var{name} @var{size} @var{used} @var{free})}.  In the entry,
299 @var{name} is a symbol describing the kind of objects this entry represents,
300 @var{size} is the number of bytes used by each one, @var{used} is the number
301 of those objects that were found live in the heap, and optional @var{free} is
302 the number of those objects that are not live but that Emacs keeps around for
303 future allocations.  So an overall result is:
305 @example
306 ((@code{conses} @var{cons-size} @var{used-conses} @var{free-conses})
307  (@code{symbols} @var{symbol-size} @var{used-symbols} @var{free-symbols})
308  (@code{miscs} @var{misc-size} @var{used-miscs} @var{free-miscs})
309  (@code{strings} @var{string-size} @var{used-strings} @var{free-strings})
310  (@code{string-bytes} @var{byte-size} @var{used-bytes})
311  (@code{vectors} @var{vector-size} @var{used-vectors})
312  (@code{vector-slots} @var{slot-size} @var{used-slots} @var{free-slots})
313  (@code{floats} @var{float-size} @var{used-floats} @var{free-floats})
314  (@code{intervals} @var{interval-size} @var{used-intervals} @var{free-intervals})
315  (@code{buffers} @var{buffer-size} @var{used-buffers})
316  (@code{heap} @var{unit-size} @var{total-size} @var{free-size}))
317 @end example
319 Here is an example:
321 @example
322 (garbage-collect)
323       @result{} ((conses 16 49126 8058) (symbols 48 14607 0)
324                  (miscs 40 34 56) (strings 32 2942 2607)
325                  (string-bytes 1 78607) (vectors 16 7247)
326                  (vector-slots 8 341609 29474) (floats 8 71 102)
327                  (intervals 56 27 26) (buffers 944 8)
328                  (heap 1024 11715 2678))
329 @end example
331 Below is a table explaining each element.  Note that last @code{heap} entry
332 is optional and present only if an underlying @code{malloc} implementation
333 provides @code{mallinfo} function.
335 @table @var
336 @item cons-size
337 Internal size of a cons cell, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Cons)}.
339 @item used-conses
340 The number of cons cells in use.
342 @item free-conses
343 The number of cons cells for which space has been obtained from
344 the operating system, but that are not currently being used.
346 @item symbol-size
347 Internal size of a symbol, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Symbol)}.
349 @item used-symbols
350 The number of symbols in use.
352 @item free-symbols
353 The number of symbols for which space has been obtained from
354 the operating system, but that are not currently being used.
356 @item misc-size
357 Internal size of a miscellaneous entity, i.e.,
358 @code{sizeof (union Lisp_Misc)}, which is a size of the
359 largest type enumerated in @code{enum Lisp_Misc_Type}.
361 @item used-miscs
362 The number of miscellaneous objects in use.  These include markers
363 and overlays, plus certain objects not visible to users.
365 @item free-miscs
366 The number of miscellaneous objects for which space has been obtained
367 from the operating system, but that are not currently being used.
369 @item string-size
370 Internal size of a string header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_String)}.
372 @item used-strings
373 The number of string headers in use.
375 @item free-strings
376 The number of string headers for which space has been obtained
377 from the operating system, but that are not currently being used.
379 @item byte-size
380 This is used for convenience and equals to @code{sizeof (char)}.
382 @item used-bytes
383 The total size of all string data in bytes.
385 @item vector-size
386 Internal size of a vector header, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Vector)}.
388 @item used-vectors
389 The number of vector headers allocated from the vector blocks.
391 @item slot-size
392 Internal size of a vector slot, always equal to @code{sizeof (Lisp_Object)}.
394 @item used-slots
395 The number of slots in all used vectors.
397 @item free-slots
398 The number of free slots in all vector blocks.
400 @item float-size
401 Internal size of a float object, i.e., @code{sizeof (struct Lisp_Float)}.
402 (Do not confuse it with the native platform @code{float} or @code{double}.)
404 @item used-floats
405 The number of floats in use.
407 @item free-floats
408 The number of floats for which space has been obtained from
409 the operating system, but that are not currently being used.
411 @item interval-size
412 Internal size of an interval object, i.e., @code{sizeof (struct interval)}.
414 @item used-intervals
415 The number of intervals in use.
417 @item free-intervals
418 The number of intervals for which space has been obtained from
419 the operating system, but that are not currently being used.
421 @item buffer-size
422 Internal size of a buffer, i.e., @code{sizeof (struct buffer)}.
423 (Do not confuse with the value returned by @code{buffer-size} function.)
425 @item used-buffers
426 The number of buffer objects in use.  This includes killed buffers
427 invisible to users, i.e., all buffers in @code{all_buffers} list.
429 @item unit-size
430 The unit of heap space measurement, always equal to 1024 bytes.
432 @item total-size
433 Total heap size, in @var{unit-size} units.
435 @item free-size
436 Heap space which is not currently used, in @var{unit-size} units.
437 @end table
439 If there was overflow in pure space (@pxref{Pure Storage}),
440 @code{garbage-collect} returns @code{nil}, because a real garbage
441 collection cannot be done.
442 @end deffn
444 @defopt garbage-collection-messages
445 If this variable is non-@code{nil}, Emacs displays a message at the
446 beginning and end of garbage collection.  The default value is
447 @code{nil}.
448 @end defopt
450 @defvar post-gc-hook
451 This is a normal hook that is run at the end of garbage collection.
452 Garbage collection is inhibited while the hook functions run, so be
453 careful writing them.
454 @end defvar
456 @defopt gc-cons-threshold
457 The value of this variable is the number of bytes of storage that must
458 be allocated for Lisp objects after one garbage collection in order to
459 trigger another garbage collection.  You can use the result returned by
460 @code{garbage-collect} to get an information about size of the particular
461 object type; space allocated to the contents of buffers does not count.
462 Note that the subsequent garbage collection does not happen immediately
463 when the threshold is exhausted, but only the next time the Lisp interpreter
464 is called.
466 The initial threshold value is @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}, defined in
467 @file{alloc.c}.  Since it's defined in @code{word_size} units, the value
468 is 400,000 for the default 32-bit configuration and 800,000 for the 64-bit
469 one.  If you specify a larger value, garbage collection will happen less
470 often.  This reduces the amount of time spent garbage collecting, but
471 increases total memory use.  You may want to do this when running a program
472 that creates lots of Lisp data.
474 You can make collections more frequent by specifying a smaller value, down
475 to 1/10th of @code{GC_DEFAULT_THRESHOLD}.  A value less than this minimum
476 will remain in effect only until the subsequent garbage collection, at which
477 time @code{garbage-collect} will set the threshold back to the minimum.
478 @end defopt
480 @defopt gc-cons-percentage
481 The value of this variable specifies the amount of consing before a
482 garbage collection occurs, as a fraction of the current heap size.
483 This criterion and @code{gc-cons-threshold} apply in parallel, and
484 garbage collection occurs only when both criteria are satisfied.
486 As the heap size increases, the time to perform a garbage collection
487 increases.  Thus, it can be desirable to do them less frequently in
488 proportion.
489 @end defopt
491   The value returned by @code{garbage-collect} describes the amount of
492 memory used by Lisp data, broken down by data type.  By contrast, the
493 function @code{memory-limit} provides information on the total amount of
494 memory Emacs is currently using.
496 @defun memory-limit
497 This function returns the address of the last byte Emacs has allocated,
498 divided by 1024.  We divide the value by 1024 to make sure it fits in a
499 Lisp integer.
501 You can use this to get a general idea of how your actions affect the
502 memory usage.
503 @end defun
505 @defvar memory-full
506 This variable is @code{t} if Emacs is nearly out of memory for Lisp
507 objects, and @code{nil} otherwise.
508 @end defvar
510 @defun memory-use-counts
511 This returns a list of numbers that count the number of objects
512 created in this Emacs session.  Each of these counters increments for
513 a certain kind of object.  See the documentation string for details.
514 @end defun
516 @defun memory-info
517 This functions returns an amount of total system memory and how much
518 of it is free.  On an unsupported system, the value may be @code{nil}.
519 @end defun
521 @defvar gcs-done
522 This variable contains the total number of garbage collections
523 done so far in this Emacs session.
524 @end defvar
526 @defvar gc-elapsed
527 This variable contains the total number of seconds of elapsed time
528 during garbage collection so far in this Emacs session, as a
529 floating-point number.
530 @end defvar
532 @node Memory Usage
533 @section Memory Usage
534 @cindex memory usage
536   These functions and variables give information about the total amount
537 of memory allocation that Emacs has done, broken down by data type.
538 Note the difference between these and the values returned by
539 @code{garbage-collect}; those count objects that currently exist, but
540 these count the number or size of all allocations, including those for
541 objects that have since been freed.
543 @defvar cons-cells-consed
544 The total number of cons cells that have been allocated so far
545 in this Emacs session.
546 @end defvar
548 @defvar floats-consed
549 The total number of floats that have been allocated so far
550 in this Emacs session.
551 @end defvar
553 @defvar vector-cells-consed
554 The total number of vector cells that have been allocated so far
555 in this Emacs session.
556 @end defvar
558 @defvar symbols-consed
559 The total number of symbols that have been allocated so far
560 in this Emacs session.
561 @end defvar
563 @defvar string-chars-consed
564 The total number of string characters that have been allocated so far
565 in this session.
566 @end defvar
568 @defvar misc-objects-consed
569 The total number of miscellaneous objects that have been allocated so
570 far in this session.  These include markers and overlays, plus
571 certain objects not visible to users.
572 @end defvar
574 @defvar intervals-consed
575 The total number of intervals that have been allocated so far
576 in this Emacs session.
577 @end defvar
579 @defvar strings-consed
580 The total number of strings that have been allocated so far in this
581 Emacs session.
582 @end defvar
584 @node C Dialect
585 @section C Dialect
586 @cindex C programming language
588 The C part of Emacs is portable to C99 or later: C11-specific features such
589 as @samp{<stdalign.h>} and @samp{_Noreturn} are not used without a check,
590 typically at configuration time, and the Emacs build procedure
591 provides a substitute implementation if necessary.  Some C11 features,
592 such as anonymous structures and unions, are too difficult to emulate,
593 so they are avoided entirely.
595 At some point in the future the base C dialect will no doubt change to C11.
597 @node Writing Emacs Primitives
598 @section Writing Emacs Primitives
599 @cindex primitive function internals
600 @cindex writing Emacs primitives
602   Lisp primitives are Lisp functions implemented in C@.  The details of
603 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
604 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
605 to read the source, but we can explain some things here.
607   An example of a special form is the definition of @code{or}, from
608 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
609 appearance.)
611 @cindex garbage collection protection
612 @smallexample
613 @group
614 DEFUN ("or", For, Sor, 0, UNEVALLED, 0,
615   doc: /* Eval args until one of them yields non-nil, then return
616 that value.
617 The remaining args are not evalled at all.
618 If all args return nil, return nil.
619 @end group
620 @group
621 usage: (or CONDITIONS ...)  */)
622   (Lisp_Object args)
624   register Lisp_Object val = Qnil;
625   struct gcpro gcpro1;
626 @end group
628 @group
629   GCPRO1 (args);
630 @end group
632 @group
633   while (CONSP (args))
634     @{
635       val = eval_sub (XCAR (args));
636       if (!NILP (val))
637         break;
638       args = XCDR (args);
639     @}
640 @end group
642 @group
643   UNGCPRO;
644   return val;
646 @end group
647 @end smallexample
649 @cindex @code{DEFUN}, C macro to define Lisp primitives
650   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
651 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
653 @example
654 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{sname}, @var{min}, @var{max}, @var{interactive}, @var{doc})
655 @end example
657 @table @var
658 @item lname
659 This is the name of the Lisp symbol to define as the function name; in
660 the example above, it is @code{or}.
662 @item fname
663 This is the C function name for this function.  This is the name that
664 is used in C code for calling the function.  The name is, by
665 convention, @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes
666 (@samp{-}) in the Lisp name changed to underscores.  Thus, to call
667 this function from C code, call @code{For}.
669 @item sname
670 This is a C variable name to use for a structure that holds the data for
671 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
672 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
673 create the symbol and store the subr object as its definition.  By
674 convention, this name is always @var{fname} with @samp{F} replaced with
675 @samp{S}.
677 @item min
678 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
679 function @code{or} allows a minimum of zero arguments.
681 @item max
682 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
683 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
684 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
685 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
686 equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY} are
687 macros.  If @var{max} is a number, it must be more than @var{min} but
688 less than 8.
690 @cindex interactive specification in primitives
691 @item interactive
692 This is an interactive specification, a string such as might be used
693 as the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case
694 of @code{or}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{or}
695 cannot be called interactively.  A value of @code{""} indicates a
696 function that should receive no arguments when called interactively.
697 If the value begins with a @samp{"(}, the string is evaluated as a
698 Lisp form.  For example:
700 @example
701 @group
702 DEFUN ("foo", Ffoo, Sfoo, 0, UNEVALLED,
703        "(list (read-char-by-name \"Insert character: \")\
704               (prefix-numeric-value current-prefix-arg)\
705               t))",
706   doc: /* @dots{} /*)
707 @end group
708 @end example
710 @item doc
711 This is the documentation string.  It uses C comment syntax rather
712 than C string syntax because comment syntax requires nothing special
713 to include multiple lines.  The @samp{doc:} identifies the comment
714 that follows as the documentation string.  The @samp{/*} and @samp{*/}
715 delimiters that begin and end the comment are not part of the
716 documentation string.
718 If the last line of the documentation string begins with the keyword
719 @samp{usage:}, the rest of the line is treated as the argument list
720 for documentation purposes.  This way, you can use different argument
721 names in the documentation string from the ones used in the C code.
722 @samp{usage:} is required if the function has an unlimited number of
723 arguments.
725 All the usual rules for documentation strings in Lisp code
726 (@pxref{Documentation Tips}) apply to C code documentation strings
727 too.
728 @end table
730   After the call to the @code{DEFUN} macro, you must write the
731 argument list for the C function, including the types for the
732 arguments.  If the primitive accepts a fixed maximum number of Lisp
733 arguments, there must be one C argument for each Lisp argument, and
734 each argument must be of type @code{Lisp_Object}.  (Various macros and
735 functions for creating values of type @code{Lisp_Object} are declared
736 in the file @file{lisp.h}.)  If the primitive has no upper limit on
737 the number of Lisp arguments, it must have exactly two C arguments:
738 the first is the number of Lisp arguments, and the second is the
739 address of a block containing their values.  These have types
740 @code{int} and @w{@code{Lisp_Object *}} respectively.  Since
741 @code{Lisp_Object} can hold any Lisp object of any data type, you
742 can determine the actual data type only at run time; so if you want
743 a primitive to accept only a certain type of argument, you must check
744 the type explicitly using a suitable predicate (@pxref{Type Predicates}).
745 @cindex type checking internals
747 @cindex @code{GCPRO} and @code{UNGCPRO}
748 @cindex protect C variables from garbage collection
749   Within the function @code{For} itself, note the use of the macros
750 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  These macros are defined for the
751 sake of the few platforms which do not use Emacs' default
752 stack-marking garbage collector.  The @code{GCPRO1} macro ``protects''
753 a variable from garbage collection, explicitly informing the garbage
754 collector that that variable and all its contents must be as
755 accessible.  GC protection is necessary in any function which can
756 perform Lisp evaluation by calling @code{eval_sub} or @code{Feval} as
757 a subroutine, either directly or indirectly.
759   It suffices to ensure that at least one pointer to each object is
760 GC-protected.  Thus, a particular local variable can do without
761 protection if it is certain that the object it points to will be
762 preserved by some other pointer (such as another local variable that
763 has a @code{GCPRO}).  Otherwise, the local variable needs a
764 @code{GCPRO}.
766   The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you
767 want to protect two variables, use @code{GCPRO2} instead; repeating
768 @code{GCPRO1} will not work.  Macros @code{GCPRO3}, @code{GCPRO4},
769 @code{GCPRO5}, and @code{GCPRO6} also exist.  All these macros
770 implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you must declare
771 these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if you use
772 @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
774   @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that are
775 protected in the current function.  It is necessary to do this
776 explicitly.
778   You must not use C initializers for static or global variables unless
779 the variables are never written once Emacs is dumped.  These variables
780 with initializers are allocated in an area of memory that becomes
781 read-only (on certain operating systems) as a result of dumping Emacs.
782 @xref{Pure Storage}.
784 @cindex @code{defsubr}, Lisp symbol for a primitive
785   Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
786 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive and
787 store a suitable subr object in its function cell.  The code looks like
788 this:
790 @example
791 defsubr (&@var{sname});
792 @end example
794 @noindent
795 Here @var{sname} is the name you used as the third argument to @code{DEFUN}.
797   If you add a new primitive to a file that already has Lisp primitives
798 defined in it, find the function (near the end of the file) named
799 @code{syms_of_@var{something}}, and add the call to @code{defsubr}
800 there.  If the file doesn't have this function, or if you create a new
801 file, add to it a @code{syms_of_@var{filename}} (e.g.,
802 @code{syms_of_myfile}).  Then find the spot in @file{emacs.c} where all
803 of these functions are called, and add a call to
804 @code{syms_of_@var{filename}} there.
806 @anchor{Defining Lisp variables in C}
807 @vindex byte-boolean-vars
808 @cindex defining Lisp variables in C
809 @cindex @code{DEFVAR_INT}, @code{DEFVAR_LISP}, @code{DEFVAR_BOOL}
810   The function @code{syms_of_@var{filename}} is also the place to define
811 any C variables that are to be visible as Lisp variables.
812 @code{DEFVAR_LISP} makes a C variable of type @code{Lisp_Object} visible
813 in Lisp.  @code{DEFVAR_INT} makes a C variable of type @code{int}
814 visible in Lisp with a value that is always an integer.
815 @code{DEFVAR_BOOL} makes a C variable of type @code{int} visible in Lisp
816 with a value that is either @code{t} or @code{nil}.  Note that variables
817 defined with @code{DEFVAR_BOOL} are automatically added to the list
818 @code{byte-boolean-vars} used by the byte compiler.
820 @cindex defining customization variables in C
821   If you want to make a Lisp variables that is defined in C behave
822 like one declared with @code{defcustom}, add an appropriate entry to
823 @file{cus-start.el}.
825 @cindex @code{staticpro}, protection from GC
826   If you define a file-scope C variable of type @code{Lisp_Object},
827 you must protect it from garbage-collection by calling @code{staticpro}
828 in @code{syms_of_@var{filename}}, like this:
830 @example
831 staticpro (&@var{variable});
832 @end example
834   Here is another example function, with more complicated arguments.
835 This comes from the code in @file{window.c}, and it demonstrates the use
836 of macros and functions to manipulate Lisp objects.
838 @smallexample
839 @group
840 DEFUN ("coordinates-in-window-p", Fcoordinates_in_window_p,
841   Scoordinates_in_window_p, 2, 2, 0,
842   doc: /* Return non-nil if COORDINATES are in WINDOW.
843   ...
844 @end group
845 @group
846   or `right-margin' is returned.  */)
847   (register Lisp_Object coordinates, Lisp_Object window)
849   struct window *w;
850   struct frame *f;
851   int x, y;
852   Lisp_Object lx, ly;
853 @end group
855 @group
856   CHECK_LIVE_WINDOW (window);
857   w = XWINDOW (window);
858   f = XFRAME (w->frame);
859   CHECK_CONS (coordinates);
860   lx = Fcar (coordinates);
861   ly = Fcdr (coordinates);
862   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (lx);
863   CHECK_NUMBER_OR_FLOAT (ly);
864   x = FRAME_PIXEL_X_FROM_CANON_X (f, lx) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
865   y = FRAME_PIXEL_Y_FROM_CANON_Y (f, ly) + FRAME_INTERNAL_BORDER_WIDTH(f);
866 @end group
868 @group
869   switch (coordinates_in_window (w, x, y))
870     @{
871     case ON_NOTHING:            /* NOT in window at all. */
872       return Qnil;
873 @end group
875     ...
877 @group
878     case ON_MODE_LINE:          /* In mode line of window. */
879       return Qmode_line;
880 @end group
882     ...
884 @group
885     case ON_SCROLL_BAR:         /* On scroll-bar of window.  */
886       /* Historically we are supposed to return nil in this case.  */
887       return Qnil;
888 @end group
890 @group
891     default:
892       abort ();
893     @}
895 @end group
896 @end smallexample
898   Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
899 in C@.  The way to call a function written in Lisp is to use
900 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
901 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
902 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
903 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
904 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
905 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
906 protect pointers from garbage collection around the call to
907 @code{Ffuncall}.
909   The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
910 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
911 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
913   @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
914 @file{lisp.h} contains the definitions for some important macros and
915 functions.
917   If you define a function which is side-effect free, update the code
918 in @file{byte-opt.el} that binds @code{side-effect-free-fns} and
919 @code{side-effect-and-error-free-fns} so that the compiler optimizer
920 knows about it.
922 @node Object Internals
923 @section Object Internals
924 @cindex object internals
926   Emacs Lisp provides a rich set of the data types.  Some of them, like cons
927 cells, integers and strings, are common to nearly all Lisp dialects.  Some
928 others, like markers and buffers, are quite special and needed to provide
929 the basic support to write editor commands in Lisp.  To implement such
930 a variety of object types and provide an efficient way to pass objects between
931 the subsystems of an interpreter, there is a set of C data structures and
932 a special type to represent the pointers to all of them, which is known as
933 @dfn{tagged pointer}.
935   In C, the tagged pointer is an object of type @code{Lisp_Object}.  Any
936 initialized variable of such a type always holds the value of one of the
937 following basic data types: integer, symbol, string, cons cell, float,
938 vectorlike or miscellaneous object.  Each of these data types has the
939 corresponding tag value.  All tags are enumerated by @code{enum Lisp_Type}
940 and placed into a 3-bit bitfield of the @code{Lisp_Object}.  The rest of the
941 bits is the value itself.  Integers are immediate, i.e., directly
942 represented by those @dfn{value bits}, and all other objects are represented
943 by the C pointers to a corresponding object allocated from the heap.  Width
944 of the @code{Lisp_Object} is platform- and configuration-dependent: usually
945 it's equal to the width of an underlying platform pointer (i.e., 32-bit on
946 a 32-bit machine and 64-bit on a 64-bit one), but also there is a special
947 configuration where @code{Lisp_Object} is 64-bit but all pointers are 32-bit.
948 The latter trick was designed to overcome the limited range of values for
949 Lisp integers on a 32-bit system by using 64-bit @code{long long} type for
950 @code{Lisp_Object}.
952   The following C data structures are defined in @file{lisp.h} to represent
953 the basic data types beyond integers:
955 @table @code
956 @item struct Lisp_Cons
957 Cons cell, an object used to construct lists.
959 @item struct Lisp_String
960 String, the basic object to represent a sequence of characters.
962 @item struct Lisp_Vector
963 Array, a fixed-size set of Lisp objects which may be accessed by an index.
965 @item struct Lisp_Symbol
966 Symbol, the unique-named entity commonly used as an identifier.
968 @item struct Lisp_Float
969 Floating-point value.
971 @item union Lisp_Misc
972 Miscellaneous kinds of objects which don't fit into any of the above.
973 @end table
975   These types are the first-class citizens of an internal type system.
976 Since the tag space is limited, all other types are the subtypes of either
977 @code{Lisp_Vectorlike} or @code{Lisp_Misc}.  Vector subtypes are enumerated
978 by @code{enum pvec_type}, and nearly all complex objects like windows, buffers,
979 frames, and processes fall into this category.  The rest of special types,
980 including markers and overlays, are enumerated by @code{enum Lisp_Misc_Type}
981 and form the set of subtypes of @code{Lisp_Misc}.
983   Below there is a description of a few subtypes of @code{Lisp_Vectorlike}.
984 Buffer object represents the text to display and edit.  Window is the part
985 of display structure which shows the buffer or used as a container to
986 recursively place other windows on the same frame.  (Do not confuse Emacs Lisp
987 window object with the window as an entity managed by the user interface
988 system like X; in Emacs terminology, the latter is called frame.)  Finally,
989 process object is used to manage the subprocesses.
991 @menu
992 * Buffer Internals::    Components of a buffer structure.
993 * Window Internals::    Components of a window structure.
994 * Process Internals::   Components of a process structure.
995 @end menu
997 @node Buffer Internals
998 @subsection Buffer Internals
999 @cindex internals, of buffer
1000 @cindex buffer internals
1002   Two structures (see @file{buffer.h}) are used to represent buffers
1003 in C@.  The @code{buffer_text} structure contains fields describing the
1004 text of a buffer; the @code{buffer} structure holds other fields.  In
1005 the case of indirect buffers, two or more @code{buffer} structures
1006 reference the same @code{buffer_text} structure.
1008 Here are some of the fields in @code{struct buffer_text}:
1010 @table @code
1011 @item beg
1012 The address of the buffer contents.
1014 @item gpt
1015 @itemx gpt_byte
1016 The character and byte positions of the buffer gap.  @xref{Buffer
1017 Gap}.
1019 @item z
1020 @itemx z_byte
1021 The character and byte positions of the end of the buffer text.
1023 @item gap_size
1024 The size of buffer's gap.  @xref{Buffer Gap}.
1026 @item modiff
1027 @itemx save_modiff
1028 @itemx chars_modiff
1029 @itemx overlay_modiff
1030 These fields count the number of buffer-modification events performed
1031 in this buffer.  @code{modiff} is incremented after each
1032 buffer-modification event, and is never otherwise changed;
1033 @code{save_modiff} contains the value of @code{modiff} the last time
1034 the buffer was visited or saved; @code{chars_modiff} counts only
1035 modifications to the characters in the buffer, ignoring all other
1036 kinds of changes; and @code{overlay_modiff} counts only modifications
1037 to the overlays.
1039 @item beg_unchanged
1040 @itemx end_unchanged
1041 The number of characters at the start and end of the text that are
1042 known to be unchanged since the last complete redisplay.
1044 @item unchanged_modified
1045 @itemx overlay_unchanged_modified
1046 The values of @code{modiff} and @code{overlay_modiff}, respectively,
1047 after the last complete redisplay.  If their current values match
1048 @code{modiff} or @code{overlay_modiff}, that means
1049 @code{beg_unchanged} and @code{end_unchanged} contain no useful
1050 information.
1052 @item markers
1053 The markers that refer to this buffer.  This is actually a single
1054 marker, and successive elements in its marker @code{chain} are the other
1055 markers referring to this buffer text.
1057 @item intervals
1058 The interval tree which records the text properties of this buffer.
1059 @end table
1061 Some of the fields of @code{struct buffer} are:
1063 @table @code
1064 @item header
1065 A header of type @code{struct vectorlike_header} is common to all
1066 vectorlike objects.
1068 @item own_text
1069 A @code{struct buffer_text} structure that ordinarily holds the buffer
1070 contents.  In indirect buffers, this field is not used.
1072 @item text
1073 A pointer to the @code{buffer_text} structure for this buffer.  In an
1074 ordinary buffer, this is the @code{own_text} field above.  In an
1075 indirect buffer, this is the @code{own_text} field of the base buffer.
1077 @item next
1078 A pointer to the next buffer, in the chain of all buffers, including
1079 killed buffers.  This chain is used only for allocation and garbage
1080 collection, in order to collect killed buffers properly.
1082 @item pt
1083 @itemx pt_byte
1084 The character and byte positions of point in a buffer.
1086 @item begv
1087 @itemx begv_byte
1088 The character and byte positions of the beginning of the accessible
1089 range of text in the buffer.
1091 @item zv
1092 @itemx zv_byte
1093 The character and byte positions of the end of the accessible range of
1094 text in the buffer.
1096 @item base_buffer
1097 In an indirect buffer, this points to the base buffer.  In an ordinary
1098 buffer, it is null.
1100 @item local_flags
1101 This field contains flags indicating that certain variables are local
1102 in this buffer.  Such variables are declared in the C code using
1103 @code{DEFVAR_PER_BUFFER}, and their buffer-local bindings are stored
1104 in fields in the buffer structure itself.  (Some of these fields are
1105 described in this table.)
1107 @item modtime
1108 The modification time of the visited file.  It is set when the file is
1109 written or read.  Before writing the buffer into a file, this field is
1110 compared to the modification time of the file to see if the file has
1111 changed on disk.  @xref{Buffer Modification}.
1113 @item auto_save_modified
1114 The time when the buffer was last auto-saved.
1116 @item last_window_start
1117 The @code{window-start} position in the buffer as of the last time the
1118 buffer was displayed in a window.
1120 @item clip_changed
1121 This flag indicates that narrowing has changed in the buffer.
1122 @xref{Narrowing}.
1124 @item prevent_redisplay_optimizations_p
1125 This flag indicates that redisplay optimizations should not be used to
1126 display this buffer.
1128 @item overlay_center
1129 This field holds the current overlay center position.  @xref{Managing
1130 Overlays}.
1132 @item overlays_before
1133 @itemx overlays_after
1134 These fields hold, respectively, a list of overlays that end at or
1135 before the current overlay center, and a list of overlays that end
1136 after the current overlay center.  @xref{Managing Overlays}.
1137 @code{overlays_before} is sorted in order of decreasing end position,
1138 and @code{overlays_after} is sorted in order of increasing beginning
1139 position.
1141 @c FIXME? the following are now all Lisp_Object BUFFER_INTERNAL_FIELD (foo).
1143 @item name
1144 A Lisp string that names the buffer.  It is guaranteed to be unique.
1145 @xref{Buffer Names}.
1147 @item save_length
1148 The length of the file this buffer is visiting, when last read or
1149 saved.  This and other fields concerned with saving are not kept in
1150 the @code{buffer_text} structure because indirect buffers are never
1151 saved.
1153 @item directory
1154 The directory for expanding relative file names.  This is the value of
1155 the buffer-local variable @code{default-directory} (@pxref{File Name Expansion}).
1157 @item filename
1158 The name of the file visited in this buffer, or @code{nil}.  This is
1159 the value of the buffer-local variable @code{buffer-file-name}
1160 (@pxref{Buffer File Name}).
1162 @item undo_list
1163 @itemx backed_up
1164 @itemx auto_save_file_name
1165 @itemx auto_save_file_format
1166 @itemx read_only
1167 @itemx file_format
1168 @itemx file_truename
1169 @itemx invisibility_spec
1170 @itemx display_count
1171 @itemx display_time
1172 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1173 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1174 variable names have the additional prefix @code{buffer-} and have
1175 underscores replaced with dashes.  For instance, @code{undo_list}
1176 stores the value of @code{buffer-undo-list}.
1178 @item mark
1179 The mark for the buffer.  The mark is a marker, hence it is also
1180 included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark}.
1182 @item local_var_alist
1183 The association list describing the buffer-local variable bindings of
1184 this buffer, not including the built-in buffer-local bindings that
1185 have special slots in the buffer object.  (Those slots are omitted
1186 from this table.)  @xref{Buffer-Local Variables}.
1188 @item major_mode
1189 Symbol naming the major mode of this buffer, e.g., @code{lisp-mode}.
1191 @item mode_name
1192 Pretty name of the major mode, e.g., @code{"Lisp"}.
1194 @item keymap
1195 @itemx abbrev_table
1196 @itemx syntax_table
1197 @itemx category_table
1198 @itemx display_table
1199 These fields store the buffer's local keymap (@pxref{Keymaps}), abbrev
1200 table (@pxref{Abbrev Tables}), syntax table (@pxref{Syntax Tables}),
1201 category table (@pxref{Categories}), and display table (@pxref{Display
1202 Tables}).
1204 @item downcase_table
1205 @itemx upcase_table
1206 @itemx case_canon_table
1207 These fields store the conversion tables for converting text to lower
1208 case, upper case, and for canonicalizing text for case-fold search.
1209 @xref{Case Tables}.
1211 @item minor_modes
1212 An alist of the minor modes of this buffer.
1214 @item pt_marker
1215 @itemx begv_marker
1216 @itemx zv_marker
1217 These fields are only used in an indirect buffer, or in a buffer that
1218 is the base of an indirect buffer.  Each holds a marker that records
1219 @code{pt}, @code{begv}, and @code{zv} respectively, for this buffer
1220 when the buffer is not current.
1222 @item mode_line_format
1223 @itemx header_line_format
1224 @itemx case_fold_search
1225 @itemx tab_width
1226 @itemx fill_column
1227 @itemx left_margin
1228 @itemx auto_fill_function
1229 @itemx truncate_lines
1230 @itemx word_wrap
1231 @itemx ctl_arrow
1232 @itemx bidi_display_reordering
1233 @itemx bidi_paragraph_direction
1234 @itemx selective_display
1235 @itemx selective_display_ellipses
1236 @itemx overwrite_mode
1237 @itemx abbrev_mode
1238 @itemx mark_active
1239 @itemx enable_multibyte_characters
1240 @itemx buffer_file_coding_system
1241 @itemx cache_long_line_scans
1242 @itemx point_before_scroll
1243 @itemx left_fringe_width
1244 @itemx right_fringe_width
1245 @itemx fringes_outside_margins
1246 @itemx scroll_bar_width
1247 @itemx indicate_empty_lines
1248 @itemx indicate_buffer_boundaries
1249 @itemx fringe_indicator_alist
1250 @itemx fringe_cursor_alist
1251 @itemx scroll_up_aggressively
1252 @itemx scroll_down_aggressively
1253 @itemx cursor_type
1254 @itemx cursor_in_non_selected_windows
1255 These fields store the values of Lisp variables that are automatically
1256 buffer-local (@pxref{Buffer-Local Variables}), whose corresponding
1257 variable names have underscores replaced with dashes.  For instance,
1258 @code{mode_line_format} stores the value of @code{mode-line-format}.
1260 @item last_selected_window
1261 This is the last window that was selected with this buffer in it, or @code{nil}
1262 if that window no longer displays this buffer.
1263 @end table
1265 @node Window Internals
1266 @subsection Window Internals
1267 @cindex internals, of window
1268 @cindex window internals
1270   The fields of a window (for a complete list, see the definition of
1271 @code{struct window} in @file{window.h}) include:
1273 @table @code
1274 @item frame
1275 The frame that this window is on.
1277 @item mini_p
1278 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
1280 @item parent
1281 Internally, Emacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
1282 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
1283 to a window's parent.
1285 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
1286 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
1287 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
1288 leaves of the tree, which actually display buffers.
1290 @c FIXME: These two slots and the `buffer' slot below were replaced
1291 @c with a single slot `contents' on 2013-03-28.  --xfq
1292 @item hchild
1293 @itemx vchild
1294 These fields contain the window's leftmost child and its topmost child
1295 respectively.  @code{hchild} is used if the window is subdivided
1296 horizontally by child windows, and @code{vchild} if it is subdivided
1297 vertically.  In a live window, only one of @code{hchild}, @code{vchild},
1298 and @code{buffer} (q.v.@:) is non-@code{nil}.
1300 @item next
1301 @itemx prev
1302 The next sibling and previous sibling of this window.  @code{next} is
1303 @code{nil} if the window is the right-most or bottom-most in its group;
1304 @code{prev} is @code{nil} if it is the left-most or top-most in its
1305 group.
1307 @item left_col
1308 The left-hand edge of the window, measured in columns, relative to the
1309 leftmost column in the frame (column 0).
1311 @item top_line
1312 The top edge of the window, measured in lines, relative to the topmost
1313 line in the frame (line 0).
1315 @item total_cols
1316 @itemx total_lines
1317 The width and height of the window, measured in columns and lines
1318 respectively.  The width includes the scroll bar and fringes, and/or
1319 the separator line on the right of the window (if any).
1321 @item buffer
1322 The buffer that the window is displaying.
1324 @item start
1325 A marker pointing to the position in the buffer that is the first
1326 character displayed in the window.
1328 @item pointm
1329 @cindex window point internals
1330 This is the value of point in the current buffer when this window is
1331 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
1333 @item force_start
1334 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
1335 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
1336 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
1337 window to show the text around point, it moves point to a location that
1338 is on the screen.
1340 @item frozen_window_start_p
1341 This field is set temporarily to 1 to indicate to redisplay that
1342 @code{start} of this window should not be changed, even if point
1343 gets invisible.
1345 @item start_at_line_beg
1346 Non-@code{nil} means current value of @code{start} was the beginning of a line
1347 when it was chosen.
1349 @item use_time
1350 This is the last time that the window was selected.  The function
1351 @code{get-lru-window} uses this field.
1353 @item sequence_number
1354 A unique number assigned to this window when it was created.
1356 @item last_modified
1357 The @code{modiff} field of the window's buffer, as of the last time
1358 a redisplay completed in this window.
1360 @item last_overlay_modified
1361 The @code{overlay_modiff} field of the window's buffer, as of the last
1362 time a redisplay completed in this window.
1364 @item last_point
1365 The buffer's value of point, as of the last time a redisplay completed
1366 in this window.
1368 @item last_had_star
1369 A non-@code{nil} value means the window's buffer was ``modified'' when the
1370 window was last updated.
1372 @item vertical_scroll_bar
1373 This window's vertical scroll bar.
1375 @item left_margin_cols
1376 @itemx right_margin_cols
1377 The widths of the left and right margins in this window.  A value of
1378 @code{nil} means no margin.
1380 @item left_fringe_width
1381 @itemx right_fringe_width
1382 The widths of the left and right fringes in this window.  A value of
1383 @code{nil} or @code{t} means use the values of the frame.
1385 @item fringes_outside_margins
1386 A non-@code{nil} value means the fringes outside the display margins;
1387 othersize they are between the margin and the text.
1389 @item window_end_pos
1390 This is computed as @code{z} minus the buffer position of the last glyph
1391 in the current matrix of the window.  The value is only valid if
1392 @code{window_end_valid} is not @code{nil}.
1394 @item window_end_bytepos
1395 The byte position corresponding to @code{window_end_pos}.
1397 @item window_end_vpos
1398 The window-relative vertical position of the line containing
1399 @code{window_end_pos}.
1401 @item window_end_valid
1402 This field is set to a non-@code{nil} value if @code{window_end_pos} is truly
1403 valid.  This is @code{nil} if nontrivial redisplay is pre-empted, since in that
1404 case the display that @code{window_end_pos} was computed for did not get
1405 onto the screen.
1407 @item cursor
1408 A structure describing where the cursor is in this window.
1410 @item last_cursor
1411 The value of @code{cursor} as of the last redisplay that finished.
1413 @item phys_cursor
1414 A structure describing where the cursor of this window physically is.
1416 @item phys_cursor_type
1417 @c FIXME What is this?
1418 @c itemx phys_cursor_ascent
1419 @itemx phys_cursor_height
1420 @itemx phys_cursor_width
1421 The type, height, and width of the cursor that was last displayed on
1422 this window.
1424 @item phys_cursor_on_p
1425 This field is non-zero if the cursor is physically on.
1427 @item cursor_off_p
1428 Non-zero means the cursor in this window is logically off.  This is
1429 used for blinking the cursor.
1431 @item last_cursor_off_p
1432 This field contains the value of @code{cursor_off_p} as of the time of
1433 the last redisplay.
1435 @item must_be_updated_p
1436 This is set to 1 during redisplay when this window must be updated.
1438 @item hscroll
1439 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
1440 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
1442 @item vscroll
1443 Vertical scroll amount, in pixels.  Normally, this is 0.
1445 @item dedicated
1446 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
1448 @item display_table
1449 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
1451 @item update_mode_line
1452 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
1454 @item base_line_number
1455 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
1456 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
1458 @item base_line_pos
1459 The position in the buffer for which the line number is known, or
1460 @code{nil} meaning none is known.  If it is a buffer, don't display
1461 the line number as long as the window shows that buffer.
1463 @item column_number_displayed
1464 The column number currently displayed in this window's mode line, or @code{nil}
1465 if column numbers are not being displayed.
1467 @item current_matrix
1468 @itemx desired_matrix
1469 Glyph matrices describing the current and desired display of this window.
1470 @end table
1472 @node Process Internals
1473 @subsection Process Internals
1474 @cindex internals, of process
1475 @cindex process internals
1477   The fields of a process (for a complete list, see the definition of
1478 @code{struct Lisp_Process} in @file{process.h}) include:
1480 @table @code
1481 @item name
1482 A string, the name of the process.
1484 @item command
1485 A list containing the command arguments that were used to start this
1486 process.  For a network or serial process, it is @code{nil} if the
1487 process is running or @code{t} if the process is stopped.
1489 @item filter
1490 A function used to accept output from the process.
1492 @item sentinel
1493 A function called whenever the state of the process changes.
1495 @item buffer
1496 The associated buffer of the process.
1498 @item pid
1499 An integer, the operating system's process @acronym{ID}.
1500 Pseudo-processes such as network or serial connections use a value of 0.
1502 @item childp
1503 A flag, @code{t} if this is really a child process.  For a network or
1504 serial connection, it is a plist based on the arguments to
1505 @code{make-network-process} or @code{make-serial-process}.
1507 @item mark
1508 A marker indicating the position of the end of the last output from this
1509 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
1510 of the buffer.
1512 @item kill_without_query
1513 If this is non-zero, killing Emacs while this process is still running
1514 does not ask for confirmation about killing the process.
1516 @item raw_status
1517 The raw process status, as returned by the @code{wait} system call.
1519 @item status
1520 The process status, as @code{process-status} should return it.
1522 @item tick
1523 @itemx update_tick
1524 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
1525 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
1526 message in the process buffer.
1528 @item pty_flag
1529 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a pty;
1530 @code{nil} if it uses a pipe.
1532 @item infd
1533 The file descriptor for input from the process.
1535 @item outfd
1536 The file descriptor for output to the process.
1538 @item tty_name
1539 The name of the terminal that the subprocess is using,
1540 or @code{nil} if it is using pipes.
1542 @item decode_coding_system
1543 Coding-system for decoding the input from this process.
1545 @item decoding_buf
1546 A working buffer for decoding.
1548 @item decoding_carryover
1549 Size of carryover in decoding.
1551 @item encode_coding_system
1552 Coding-system for encoding the output to this process.
1554 @item encoding_buf
1555 A working buffer for encoding.
1557 @item inherit_coding_system_flag
1558 Flag to set @code{coding-system} of the process buffer from the
1559 coding system used to decode process output.
1561 @item type
1562 Symbol indicating the type of process: @code{real}, @code{network},
1563 @code{serial}.
1565 @end table
1567 @node C Integer Types
1568 @section C Integer Types
1569 @cindex integer types (C programming language)
1571 Here are some guidelines for use of integer types in the Emacs C
1572 source code.  These guidelines sometimes give competing advice; common
1573 sense is advised.
1575 @itemize @bullet
1576 @item
1577 Avoid arbitrary limits.  For example, avoid @code{int len = strlen
1578 (s);} unless the length of @code{s} is required for other reasons to
1579 fit in @code{int} range.
1581 @item
1582 Do not assume that signed integer arithmetic wraps around on overflow.
1583 This is no longer true of Emacs porting targets: signed integer
1584 overflow has undefined behavior in practice, and can dump core or
1585 even cause earlier or later code to behave ``illogically''.  Unsigned
1586 overflow does wrap around reliably, modulo a power of two.
1588 @item
1589 Prefer signed types to unsigned, as code gets confusing when signed
1590 and unsigned types are combined.  Many other guidelines assume that
1591 types are signed; in the rarer cases where unsigned types are needed,
1592 similar advice may apply to the unsigned counterparts (e.g.,
1593 @code{size_t} instead of @code{ptrdiff_t}, or @code{uintptr_t} instead
1594 of @code{intptr_t}).
1596 @item
1597 Prefer @code{int} for Emacs character codes, in the range 0 ..@: 0x3FFFFF.
1599 @item
1600 Prefer @code{ptrdiff_t} for sizes, i.e., for integers bounded by the
1601 maximum size of any individual C object or by the maximum number of
1602 elements in any C array.  This is part of Emacs's general preference
1603 for signed types.  Using @code{ptrdiff_t} limits objects to
1604 @code{PTRDIFF_MAX} bytes, but larger objects would cause trouble
1605 anyway since they would break pointer subtraction, so this does not
1606 impose an arbitrary limit.
1608 @item
1609 Prefer @code{intptr_t} for internal representations of pointers, or
1610 for integers bounded only by the number of objects that can exist at
1611 any given time or by the total number of bytes that can be allocated.
1612 Currently Emacs sometimes uses other types when @code{intptr_t} would
1613 be better; fixing this is lower priority, as the code works as-is on
1614 Emacs's current porting targets.
1616 @item
1617 Prefer the Emacs-defined type @code{EMACS_INT} for representing values
1618 converted to or from Emacs Lisp fixnums, as fixnum arithmetic is based
1619 on @code{EMACS_INT}.
1621 @item
1622 When representing a system value (such as a file size or a count of
1623 seconds since the Epoch), prefer the corresponding system type (e.g.,
1624 @code{off_t}, @code{time_t}).  Do not assume that a system type is
1625 signed, unless this assumption is known to be safe.  For example,
1626 although @code{off_t} is always signed, @code{time_t} need not be.
1628 @item
1629 Prefer the Emacs-defined type @code{printmax_t} for representing
1630 values that might be any signed integer that can be printed,
1631 using a @code{printf}-family function.
1633 @item
1634 Prefer @code{intmax_t} for representing values that might be any
1635 signed integer value.
1637 @item
1638 Prefer @code{bool}, @code{false} and @code{true} for booleans.
1639 Using @code{bool} can make programs easier to read and a bit faster than
1640 using @code{int}.  Although it is also OK to use @code{int}, @code{0}
1641 and @code{1}, this older style is gradually being phased out.  When
1642 using @code{bool}, respect the limitations of the replacement
1643 implementation of @code{bool}, as documented in the source file
1644 @file{lib/stdbool.in.h}, so that Emacs remains portable to pre-C99
1645 platforms.  In particular, boolean bitfields should be of type
1646 @code{bool_bf}, not @code{bool}, so that they work correctly even when
1647 compiling Objective C with standard GCC.
1649 @item
1650 In bitfields, prefer @code{unsigned int} or @code{signed int} to
1651 @code{int}, as @code{int} is less portable: it might be signed, and
1652 might not be.  Single-bit bit fields should be @code{unsigned int} or
1653 @code{bool_bf} so that their values are 0 or 1.
1654 @end itemize
1656 @c FIXME Mention src/globals.h somewhere in this file?