XEmacs 21.2-b1
[chise/xemacs-chise.git.1] / man / cl.texi
1 \input texinfo    @c -*-texinfo-*-
2 @setfilename ../info/cl.info
3 @settitle Common Lisp Extensions
4
5 @iftex
6 @finalout
7 @end iftex
8
9 @ifinfo
10 This file documents the GNU Emacs Common Lisp emulation package.
11
12 Copyright (C) 1993 Free Software Foundation, Inc.
13
14 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
15 manual provided the copyright notice and this permission notice are
16 preserved on all copies.
17
18 @ignore
19 Permission is granted to process this file through TeX and print the
20 results, provided the printed document carries copying permission notice
21 identical to this one except for the removal of this paragraph (this
22 paragraph not being relevant to the printed manual).
23
24 @end ignore
25 Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
26 manual under the conditions for verbatim copying, provided also that the
27 section entitled ``GNU General Public License'' is included exactly as
28 in the original, and provided that the entire resulting derived work is
29 distributed under the terms of a permission notice identical to this one.
30
31 Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
32 into another language, under the above conditions for modified versions,
33 except that the section entitled ``GNU General Public License'' may be
34 included in a translation approved by the author instead of in the
35 original English.
36 @end ifinfo
37
38 @titlepage
39 @sp 6
40 @center @titlefont{Common Lisp Extensions}
41 @sp 4
42 @center For GNU Emacs Lisp
43 @sp 1
44 @center Version 2.02
45 @sp 5
46 @center Dave Gillespie
47 @center daveg@@synaptics.com
48 @page
49
50 @vskip 0pt plus 1filll
51 Copyright @copyright{} 1993 Free Software Foundation, Inc.
52
53 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
54 this manual provided the copyright notice and this permission notice
55 are preserved on all copies.
56
57 @ignore
58 Permission is granted to process this file through TeX and print the
59 results, provided the printed document carries copying permission notice
60 identical to this one except for the removal of this paragraph (this
61 paragraph not being relevant to the printed manual).
62
63 @end ignore
64 Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
65 manual under the conditions for verbatim copying, provided also that the
66 section entitled ``GNU General Public License'' is included exactly as
67 in the original, and provided that the entire resulting derived work is
68 distributed under the terms of a permission notice identical to this one.
69
70 Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
71 into another language, under the above conditions for modified versions,
72 except that the section entitled ``GNU General Public License'' may be
73 included in a translation approved by the author instead of in the
74 original English.
75 @end titlepage
76
77 @node Top, Overview,, (dir)
78 @chapter Common Lisp Extensions
79
80 @noindent
81 This document describes a set of Emacs Lisp facilities borrowed from
82 Common Lisp.  All the facilities are described here in detail; for
83 more discussion and examples, Guy L. Steele's @cite{Common Lisp, the
84 Language}, second edition, is the definitive book on Common Lisp.
85 @iftex
86 Chapter numbers and most section numbers of this document parallel
87 those of Steele's book.
88 @end iftex
89 While this document does not assume any prior knowledge of Common
90 Lisp, it does assume a basic familiarity with Emacs Lisp.
91
92 @menu
93 * Overview::             Installation, usage, etc.
94 * Program Structure::    Arglists, `eval-when', `defalias'
95 * Predicates::           `typep', `eql', and `equalp'
96 * Control Structure::    `setf', `when', `do', `loop', etc.
97 * Macros::               Destructuring, `define-compiler-macro'
98 * Declarations::         `proclaim', `declare', etc.
99 * Symbols::              Property lists, `gensym'
100 * Numbers::              Predicates, functions, random numbers
101 * Sequences::            Mapping, functions, searching, sorting
102 * Lists::                `cadr', `sublis', `member*', `assoc*', etc.
103 * Hash Tables::          `make-hash-table', `gethash', etc.
104 * Structures::           `defstruct'
105 * Assertions::           `check-type', `assert', `ignore-errors'.
106
107 * Efficiency Concerns::         Hints and techniques
108 * Common Lisp Compatibility::   All known differences with Steele
109 * Old CL Compatibility::        All known differences with old cl.el
110 * Porting Common Lisp::         Hints for porting Common Lisp code
111
112 * Function Index::
113 * Variable Index::
114 @end menu
115
116 @node Overview, Program Structure, Top, Top
117 @ifinfo
118 @chapter Overview
119 @end ifinfo
120 @iftex
121 @section Overview
122 @end iftex
123
124 @noindent
125 Common Lisp is a huge language, and Common Lisp systems tend to be
126 massive and extremely complex.  Emacs Lisp, by contrast, is rather
127 minimalist in the choice of Lisp features it offers the programmer.
128 As Emacs Lisp programmers have grown in number, and the applications
129 they write have grown more ambitious, it has become clear that Emacs
130 Lisp could benefit from many of the conveniences of Common Lisp.
131
132 The @dfn{CL} package adds a number of Common Lisp functions and
133 control structures to Emacs Lisp.  While not a 100% complete
134 implementation of Common Lisp, @dfn{CL} adds enough functionality
135 to make Emacs Lisp programming significantly more convenient.
136
137 Some Common Lisp features have been omitted from this package
138 for various reasons:
139
140 @itemize @bullet
141 @item
142 Some features are too complex or bulky relative to their benefit
143 to Emacs Lisp programmers.  CLOS and Common Lisp streams are fine
144 examples of this group.
145
146 @item
147 Other features cannot be implemented without modification to the
148 Emacs Lisp interpreter itself, such as multiple return values,
149 lexical scoping, case-insensitive symbols, and complex numbers.
150 The @dfn{CL} package generally makes no attempt to emulate these
151 features.
152
153 @item
154 Some features conflict with existing things in Emacs Lisp.  For
155 example, Emacs' @code{assoc} function is incompatible with the
156 Common Lisp @code{assoc}.  In such cases, this package usually
157 adds the suffix @samp{*} to the function name of the Common
158 Lisp version of the function (e.g., @code{assoc*}).
159 @end itemize
160
161 The package described here was written by Dave Gillespie,
162 @file{daveg@@synaptics.com}.  It is a total rewrite of the original
163 1986 @file{cl.el} package by Cesar Quiroz.  Most features of
164 the Quiroz package have been retained; any incompatibilities are
165 noted in the descriptions below.  Care has been taken in this
166 version to ensure that each function is defined efficiently,
167 concisely, and with minimal impact on the rest of the Emacs
168 environment.
169
170 @menu
171 * Usage::                How to use the CL package
172 * Organization::         The package's five component files
173 * Installation::         Compiling and installing CL
174 * Naming Conventions::   Notes on CL function names
175 @end menu
176
177 @node Usage, Organization, Overview, Overview
178 @section Usage
179
180 @noindent
181 Lisp code that uses features from the @dfn{CL} package should
182 include at the beginning:
183
184 @example
185 (require 'cl)
186 @end example
187
188 @noindent
189 If you want to ensure that the new (Gillespie) version of @dfn{CL}
190 is the one that is present, add an additional @code{(require 'cl-19)}
191 call:
192
193 @example
194 (require 'cl)
195 (require 'cl-19)
196 @end example
197
198 @noindent
199 The second call will fail (with ``@file{cl-19.el} not found'') if
200 the old @file{cl.el} package was in use.
201
202 It is safe to arrange to load @dfn{CL} at all times, e.g.,
203 in your @file{.emacs} file.  But it's a good idea, for portability,
204 to @code{(require 'cl)} in your code even if you do this.
205
206 @node Organization, Installation, Usage, Overview
207 @section Organization
208
209 @noindent
210 The Common Lisp package is organized into four files:
211
212 @table @file
213 @item cl.el
214 This is the ``main'' file, which contains basic functions
215 and information about the package.  This file is relatively
216 compact---about 700 lines.
217
218 @item cl-extra.el
219 This file contains the larger, more complex or unusual functions.
220 It is kept separate so that packages which only want to use Common
221 Lisp fundamentals like the @code{cadr} function won't need to pay
222 the overhead of loading the more advanced functions.
223
224 @item cl-seq.el
225 This file contains most of the advanced functions for operating
226 on sequences or lists, such as @code{delete-if} and @code{assoc*}.
227
228 @item cl-macs.el
229 This file contains the features of the packages which are macros
230 instead of functions.  Macros expand when the caller is compiled,
231 not when it is run, so the macros generally only need to be
232 present when the byte-compiler is running (or when the macros are
233 used in uncompiled code such as a @file{.emacs} file).  Most of
234 the macros of this package are isolated in @file{cl-macs.el} so
235 that they won't take up memory unless you are compiling.
236 @end table
237
238 The file @file{cl.el} includes all necessary @code{autoload}
239 commands for the functions and macros in the other three files.
240 All you have to do is @code{(require 'cl)}, and @file{cl.el}
241 will take care of pulling in the other files when they are
242 needed.
243
244 There is another file, @file{cl-compat.el}, which defines some
245 routines from the older @file{cl.el} package that are no longer
246 present in the new package.  This includes internal routines
247 like @code{setelt} and @code{zip-lists}, deprecated features
248 like @code{defkeyword}, and an emulation of the old-style
249 multiple-values feature.  @xref{Old CL Compatibility}.
250
251 @node Installation, Naming Conventions, Organization, Overview
252 @section Installation
253
254 @noindent
255 Installation of the @dfn{CL} package is simple:  Just put the
256 byte-compiled files @file{cl.elc}, @file{cl-extra.elc},
257 @file{cl-seq.elc}, @file{cl-macs.elc}, and @file{cl-compat.elc}
258 into a directory on your @code{load-path}.
259
260 There are no special requirements to compile this package:
261 The files do not have to be loaded before they are compiled,
262 nor do they need to be compiled in any particular order.
263
264 You may choose to put the files into your main @file{lisp/}
265 directory, replacing the original @file{cl.el} file there.  Or,
266 you could put them into a directory that comes before @file{lisp/}
267 on your @code{load-path} so that the old @file{cl.el} is
268 effectively hidden.
269
270 Also, format the @file{cl.texinfo} file and put the resulting
271 Info files in the @file{info/} directory or another suitable place.
272
273 You may instead wish to leave this package's components all in
274 their own directory, and then add this directory to your
275 @code{load-path} and (Emacs 19 only) @code{Info-directory-list}.
276 Add the directory to the front of the list so the old @dfn{CL}
277 package and its documentation are hidden.
278
279 @node Naming Conventions, , Installation, Overview
280 @section Naming Conventions
281
282 @noindent
283 Except where noted, all functions defined by this package have the
284 same names and calling conventions as their Common Lisp counterparts.
285
286 Following is a complete list of functions whose names were changed
287 from Common Lisp, usually to avoid conflicts with Emacs.  In each
288 case, a @samp{*} has been appended to the Common Lisp name to obtain
289 the Emacs name:
290
291 @example
292 defun*        defsubst*     defmacro*     function*
293 member*       assoc*        rassoc*       get*
294 remove*       delete*       mapcar*       sort*
295 floor*        ceiling*      truncate*     round*
296 mod*          rem*          random*
297 @end example
298
299 Internal function and variable names in the package are prefixed
300 by @code{cl-}.  Here is a complete list of functions @emph{not}
301 prefixed by @code{cl-} which were not taken from Common Lisp:
302
303 @example
304 member        delete        remove        remq
305 rassoc        floatp-safe   lexical-let   lexical-let*
306 callf         callf2        letf          letf*
307 defsubst*     defalias      add-hook      eval-when-compile
308 @end example
309
310 @noindent
311 (Most of these are Emacs 19 features provided to Emacs 18 users,
312 or introduced, like @code{remq}, for reasons of symmetry
313 with similar features.)
314
315 The following simple functions and macros are defined in @file{cl.el};
316 they do not cause other components like @file{cl-extra} to be loaded.
317
318 @example
319 eql           floatp-safe   abs           endp
320 evenp         oddp          plusp         minusp
321 last          butlast       nbutlast      caar .. cddddr
322 list*         ldiff         rest          first .. tenth
323 member [1]    copy-list     subst         mapcar* [2]
324 adjoin [3]    acons         pairlis       when
325 unless        pop [4]       push [4]      pushnew [3,4]
326 incf [4]      decf [4]      proclaim      declaim
327 add-hook
328 @end example
329
330 @noindent
331 [1] This is the Emacs 19-compatible function, not @code{member*}.
332
333 @noindent
334 [2] Only for one sequence argument or two list arguments.
335
336 @noindent
337 [3] Only if @code{:test} is @code{eq}, @code{equal}, or unspecified,
338 and @code{:key} is not used.
339
340 @noindent
341 [4] Only when @var{place} is a plain variable name.
342
343 @iftex
344 @chapno=4
345 @end iftex
346
347 @node Program Structure, Predicates, Overview, Top
348 @chapter Program Structure
349
350 @noindent
351 This section describes features of the @dfn{CL} package which have to
352 do with programs as a whole: advanced argument lists for functions,
353 and the @code{eval-when} construct.
354
355 @menu
356 * Argument Lists::       `&key', `&aux', `defun*', `defmacro*'.
357 * Time of Evaluation::   The `eval-when' construct.
358 * Function Aliases::     The `defalias' function.
359 @end menu
360
361 @iftex
362 @secno=1
363 @end iftex
364
365 @node Argument Lists, Time of Evaluation, Program Structure, Program Structure
366 @section Argument Lists
367
368 @noindent
369 Emacs Lisp's notation for argument lists of functions is a subset of
370 the Common Lisp notation.  As well as the familiar @code{&optional}
371 and @code{&rest} markers, Common Lisp allows you to specify default
372 values for optional arguments, and it provides the additional markers
373 @code{&key} and @code{&aux}.
374
375 Since argument parsing is built-in to Emacs, there is no way for
376 this package to implement Common Lisp argument lists seamlessly.
377 Instead, this package defines alternates for several Lisp forms
378 which you must use if you need Common Lisp argument lists.
379
380 @defspec defun* name arglist body...
381 This form is identical to the regular @code{defun} form, except
382 that @var{arglist} is allowed to be a full Common Lisp argument
383 list.  Also, the function body is enclosed in an implicit block
384 called @var{name}; @pxref{Blocks and Exits}.
385 @end defspec
386
387 @defspec defsubst* name arglist body...
388 This is just like @code{defun*}, except that the function that
389 is defined is automatically proclaimed @code{inline}, i.e.,
390 calls to it may be expanded into in-line code by the byte compiler.
391 This is analogous to the @code{defsubst} form in Emacs 19;
392 @code{defsubst*} uses a different method (compiler macros) which
393 works in all version of Emacs, and also generates somewhat more
394 efficient inline expansions.  In particular, @code{defsubst*}
395 arranges for the processing of keyword arguments, default values,
396 etc., to be done at compile-time whenever possible.
397 @end defspec
398
399 @defspec defmacro* name arglist body...
400 This is identical to the regular @code{defmacro} form,
401 except that @var{arglist} is allowed to be a full Common Lisp
402 argument list.  The @code{&environment} keyword is supported as
403 described in Steele.  The @code{&whole} keyword is supported only
404 within destructured lists (see below); top-level @code{&whole}
405 cannot be implemented with the current Emacs Lisp interpreter.
406 The macro expander body is enclosed in an implicit block called
407 @var{name}.
408 @end defspec
409
410 @defspec function* symbol-or-lambda
411 This is identical to the regular @code{function} form,
412 except that if the argument is a @code{lambda} form then that
413 form may use a full Common Lisp argument list.
414 @end defspec
415
416 Also, all forms (such as @code{defsetf} and @code{flet}) defined
417 in this package that include @var{arglist}s in their syntax allow
418 full Common Lisp argument lists.
419
420 Note that it is @emph{not} necessary to use @code{defun*} in
421 order to have access to most @dfn{CL} features in your function.
422 These features are always present; @code{defun*}'s only
423 difference from @code{defun} is its more flexible argument
424 lists and its implicit block.
425
426 The full form of a Common Lisp argument list is
427
428 @example
429 (@var{var}...
430  &optional (@var{var} @var{initform} @var{svar})...
431  &rest @var{var}
432  &key ((@var{keyword} @var{var}) @var{initform} @var{svar})...
433  &aux (@var{var} @var{initform})...)
434 @end example
435
436 Each of the five argument list sections is optional.  The @var{svar},
437 @var{initform}, and @var{keyword} parts are optional; if they are
438 omitted, then @samp{(@var{var})} may be written simply @samp{@var{var}}.
439
440 The first section consists of zero or more @dfn{required} arguments.
441 These arguments must always be specified in a call to the function;
442 there is no difference between Emacs Lisp and Common Lisp as far as
443 required arguments are concerned.
444
445 The second section consists of @dfn{optional} arguments.  These
446 arguments may be specified in the function call; if they are not,
447 @var{initform} specifies the default value used for the argument.
448 (No @var{initform} means to use @code{nil} as the default.)  The
449 @var{initform} is evaluated with the bindings for the preceding
450 arguments already established; @code{(a &optional (b (1+ a)))}
451 matches one or two arguments, with the second argument defaulting
452 to one plus the first argument.  If the @var{svar} is specified,
453 it is an auxiliary variable which is bound to @code{t} if the optional
454 argument was specified, or to @code{nil} if the argument was omitted.
455 If you don't use an @var{svar}, then there will be no way for your
456 function to tell whether it was called with no argument, or with
457 the default value passed explicitly as an argument.
458
459 The third section consists of a single @dfn{rest} argument.  If
460 more arguments were passed to the function than are accounted for
461 by the required and optional arguments, those extra arguments are
462 collected into a list and bound to the ``rest'' argument variable.
463 Common Lisp's @code{&rest} is equivalent to that of Emacs Lisp.
464 Common Lisp accepts @code{&body} as a synonym for @code{&rest} in
465 macro contexts; this package accepts it all the time.
466
467 The fourth section consists of @dfn{keyword} arguments.  These
468 are optional arguments which are specified by name rather than
469 positionally in the argument list.  For example,
470
471 @example
472 (defun* foo (a &optional b &key c d (e 17)))
473 @end example
474
475 @noindent
476 defines a function which may be called with one, two, or more
477 arguments.  The first two arguments are bound to @code{a} and
478 @code{b} in the usual way.  The remaining arguments must be
479 pairs of the form @code{:c}, @code{:d}, or @code{:e} followed
480 by the value to be bound to the corresponding argument variable.
481 (Symbols whose names begin with a colon are called @dfn{keywords},
482 and they are self-quoting in the same way as @code{nil} and
483 @code{t}.)
484
485 For example, the call @code{(foo 1 2 :d 3 :c 4)} sets the five
486 arguments to 1, 2, 4, 3, and 17, respectively.  If the same keyword
487 appears more than once in the function call, the first occurrence
488 takes precedence over the later ones.  Note that it is not possible
489 to specify keyword arguments without specifying the optional
490 argument @code{b} as well, since @code{(foo 1 :c 2)} would bind
491 @code{b} to the keyword @code{:c}, then signal an error because
492 @code{2} is not a valid keyword.
493
494 If a @var{keyword} symbol is explicitly specified in the argument
495 list as shown in the above diagram, then that keyword will be
496 used instead of just the variable name prefixed with a colon.
497 You can specify a @var{keyword} symbol which does not begin with
498 a colon at all, but such symbols will not be self-quoting; you
499 will have to quote them explicitly with an apostrophe in the
500 function call.
501
502 Ordinarily it is an error to pass an unrecognized keyword to
503 a function, e.g., @code{(foo 1 2 :c 3 :goober 4)}.  You can ask
504 Lisp to ignore unrecognized keywords, either by adding the
505 marker @code{&allow-other-keys} after the keyword section
506 of the argument list, or by specifying an @code{:allow-other-keys}
507 argument in the call whose value is non-@code{nil}.  If the
508 function uses both @code{&rest} and @code{&key} at the same time,
509 the ``rest'' argument is bound to the keyword list as it appears
510 in the call.  For example:
511
512 @smallexample
513 (defun* find-thing (thing &rest rest &key need &allow-other-keys)
514   (or (apply 'member* thing thing-list :allow-other-keys t rest)
515       (if need (error "Thing not found"))))
516 @end smallexample
517
518 @noindent
519 This function takes a @code{:need} keyword argument, but also
520 accepts other keyword arguments which are passed on to the
521 @code{member*} function.  @code{allow-other-keys} is used to
522 keep both @code{find-thing} and @code{member*} from complaining
523 about each others' keywords in the arguments.
524
525 As a (significant) performance optimization, this package
526 implements the scan for keyword arguments by calling @code{memq}
527 to search for keywords in a ``rest'' argument.  Technically
528 speaking, this is incorrect, since @code{memq} looks at the
529 odd-numbered values as well as the even-numbered keywords.
530 The net effect is that if you happen to pass a keyword symbol
531 as the @emph{value} of another keyword argument, where that
532 keyword symbol happens to equal the name of a valid keyword
533 argument of the same function, then the keyword parser will
534 become confused.  This minor bug can only affect you if you
535 use keyword symbols as general-purpose data in your program;
536 this practice is strongly discouraged in Emacs Lisp.
537
538 The fifth section of the argument list consists of @dfn{auxiliary
539 variables}.  These are not really arguments at all, but simply
540 variables which are bound to @code{nil} or to the specified
541 @var{initforms} during execution of the function.  There is no
542 difference between the following two functions, except for a
543 matter of stylistic taste:
544
545 @example
546 (defun* foo (a b &aux (c (+ a b)) d)
547   @var{body})
548
549 (defun* foo (a b)
550   (let ((c (+ a b)) d)
551     @var{body}))
552 @end example
553
554 Argument lists support @dfn{destructuring}.  In Common Lisp,
555 destructuring is only allowed with @code{defmacro}; this package
556 allows it with @code{defun*} and other argument lists as well.
557 In destructuring, any argument variable (@var{var} in the above
558 diagram) can be replaced by a list of variables, or more generally,
559 a recursive argument list.  The corresponding argument value must
560 be a list whose elements match this recursive argument list.
561 For example:
562
563 @example
564 (defmacro* dolist ((var listform &optional resultform)
565                    &rest body)
566   ...)
567 @end example
568
569 This says that the first argument of @code{dolist} must be a list
570 of two or three items; if there are other arguments as well as this
571 list, they are stored in @code{body}.  All features allowed in
572 regular argument lists are allowed in these recursive argument lists.
573 In addition, the clause @samp{&whole @var{var}} is allowed at the
574 front of a recursive argument list.  It binds @var{var} to the
575 whole list being matched; thus @code{(&whole all a b)} matches
576 a list of two things, with @code{a} bound to the first thing,
577 @code{b} bound to the second thing, and @code{all} bound to the
578 list itself.  (Common Lisp allows @code{&whole} in top-level
579 @code{defmacro} argument lists as well, but Emacs Lisp does not
580 support this usage.)
581
582 One last feature of destructuring is that the argument list may be
583 dotted, so that the argument list @code{(a b . c)} is functionally
584 equivalent to @code{(a b &rest c)}.
585
586 If the optimization quality @code{safety} is set to 0
587 (@pxref{Declarations}), error checking for wrong number of
588 arguments and invalid keyword arguments is disabled.  By default,
589 argument lists are rigorously checked.
590
591 @node Time of Evaluation, Function Aliases, Argument Lists, Program Structure
592 @section Time of Evaluation
593
594 @noindent
595 Normally, the byte-compiler does not actually execute the forms in
596 a file it compiles.  For example, if a file contains @code{(setq foo t)},
597 the act of compiling it will not actually set @code{foo} to @code{t}.
598 This is true even if the @code{setq} was a top-level form (i.e., not
599 enclosed in a @code{defun} or other form).  Sometimes, though, you
600 would like to have certain top-level forms evaluated at compile-time.
601 For example, the compiler effectively evaluates @code{defmacro} forms
602 at compile-time so that later parts of the file can refer to the
603 macros that are defined.
604
605 @defspec eval-when (situations...) forms...
606 This form controls when the body @var{forms} are evaluated.
607 The @var{situations} list may contain any set of the symbols
608 @code{compile}, @code{load}, and @code{eval} (or their long-winded
609 ANSI equivalents, @code{:compile-toplevel}, @code{:load-toplevel},
610 and @code{:execute}).
611
612 The @code{eval-when} form is handled differently depending on
613 whether or not it is being compiled as a top-level form.
614 Specifically, it gets special treatment if it is being compiled
615 by a command such as @code{byte-compile-file} which compiles files
616 or buffers of code, and it appears either literally at the
617 top level of the file or inside a top-level @code{progn}.
618
619 For compiled top-level @code{eval-when}s, the body @var{forms} are
620 executed at compile-time if @code{compile} is in the @var{situations}
621 list, and the @var{forms} are written out to the file (to be executed
622 at load-time) if @code{load} is in the @var{situations} list.
623
624 For non-compiled-top-level forms, only the @code{eval} situation is
625 relevant.  (This includes forms executed by the interpreter, forms
626 compiled with @code{byte-compile} rather than @code{byte-compile-file},
627 and non-top-level forms.)  The @code{eval-when} acts like a
628 @code{progn} if @code{eval} is specified, and like @code{nil}
629 (ignoring the body @var{forms}) if not.
630
631 The rules become more subtle when @code{eval-when}s are nested;
632 consult Steele (second edition) for the gruesome details (and
633 some gruesome examples).
634
635 Some simple examples:
636
637 @example
638 ;; Top-level forms in foo.el:
639 (eval-when (compile)           (setq foo1 'bar))
640 (eval-when (load)              (setq foo2 'bar))
641 (eval-when (compile load)      (setq foo3 'bar))
642 (eval-when (eval)              (setq foo4 'bar))
643 (eval-when (eval compile)      (setq foo5 'bar))
644 (eval-when (eval load)         (setq foo6 'bar))
645 (eval-when (eval compile load) (setq foo7 'bar))
646 @end example
647
648 When @file{foo.el} is compiled, these variables will be set during
649 the compilation itself:
650
651 @example
652 foo1  foo3  foo5  foo7      ; `compile'
653 @end example
654
655 When @file{foo.elc} is loaded, these variables will be set:
656
657 @example
658 foo2  foo3  foo6  foo7      ; `load'
659 @end example
660
661 And if @file{foo.el} is loaded uncompiled, these variables will
662 be set:
663
664 @example
665 foo4  foo5  foo6  foo7      ; `eval'
666 @end example
667
668 If these seven @code{eval-when}s had been, say, inside a @code{defun},
669 then the first three would have been equivalent to @code{nil} and the
670 last four would have been equivalent to the corresponding @code{setq}s.
671
672 Note that @code{(eval-when (load eval) @dots{})} is equivalent
673 to @code{(progn @dots{})} in all contexts.  The compiler treats
674 certain top-level forms, like @code{defmacro} (sort-of) and
675 @code{require}, as if they were wrapped in @code{(eval-when
676 (compile load eval) @dots{})}.
677 @end defspec
678
679 Emacs 19 includes two special forms related to @code{eval-when}.
680 One of these, @code{eval-when-compile}, is not quite equivalent to
681 any @code{eval-when} construct and is described below.  This package
682 defines a version of @code{eval-when-compile} for the benefit of
683 Emacs 18 users.
684
685 The other form, @code{(eval-and-compile @dots{})}, is exactly
686 equivalent to @samp{(eval-when (compile load eval) @dots{})} and
687 so is not itself defined by this package.
688
689 @defspec eval-when-compile forms...
690 The @var{forms} are evaluated at compile-time; at execution time,
691 this form acts like a quoted constant of the resulting value.  Used
692 at top-level, @code{eval-when-compile} is just like @samp{eval-when
693 (compile eval)}.  In other contexts, @code{eval-when-compile}
694 allows code to be evaluated once at compile-time for efficiency
695 or other reasons.
696
697 This form is similar to the @samp{#.} syntax of true Common Lisp.
698 @end defspec
699
700 @defspec load-time-value form
701 The @var{form} is evaluated at load-time; at execution time,
702 this form acts like a quoted constant of the resulting value.
703
704 Early Common Lisp had a @samp{#,} syntax that was similar to
705 this, but ANSI Common Lisp replaced it with @code{load-time-value}
706 and gave it more well-defined semantics.
707
708 In a compiled file, @code{load-time-value} arranges for @var{form}
709 to be evaluated when the @file{.elc} file is loaded and then used
710 as if it were a quoted constant.  In code compiled by
711 @code{byte-compile} rather than @code{byte-compile-file}, the
712 effect is identical to @code{eval-when-compile}.  In uncompiled
713 code, both @code{eval-when-compile} and @code{load-time-value}
714 act exactly like @code{progn}.
715
716 @example
717 (defun report ()
718   (insert "This function was executed on: "
719           (current-time-string)
720           ", compiled on: "
721           (eval-when-compile (current-time-string))
722           ;; or '#.(current-time-string) in real Common Lisp
723           ", and loaded on: "
724           (load-time-value (current-time-string))))
725 @end example
726
727 @noindent
728 Byte-compiled, the above defun will result in the following code
729 (or its compiled equivalent, of course) in the @file{.elc} file:
730
731 @example
732 (setq --temp-- (current-time-string))
733 (defun report ()
734   (insert "This function was executed on: "
735           (current-time-string)
736           ", compiled on: "
737           '"Wed Jun 23 18:33:43 1993"
738           ", and loaded on: "
739           --temp--))
740 @end example
741 @end defspec
742
743 @node Function Aliases, , Time of Evaluation, Program Structure
744 @section Function Aliases
745
746 @noindent
747 This section describes a feature from GNU Emacs 19 which this
748 package makes available in other versions of Emacs.
749
750 @defun defalias symbol function
751 This function sets @var{symbol}'s function cell to @var{function}.
752 It is equivalent to @code{fset}, except that in GNU Emacs 19 it also
753 records the setting in @code{load-history} so that it can be undone
754 by a later @code{unload-feature}.
755
756 In other versions of Emacs, @code{defalias} is a synonym for
757 @code{fset}.
758 @end defun
759
760 @node Predicates, Control Structure, Program Structure, Top
761 @chapter Predicates
762
763 @noindent
764 This section describes functions for testing whether various
765 facts are true or false.
766
767 @menu
768 * Type Predicates::      `typep', `deftype', and `coerce'
769 * Equality Predicates::  `eql' and `equalp'
770 @end menu
771
772 @node Type Predicates, Equality Predicates, Predicates, Predicates
773 @section Type Predicates
774
775 @noindent
776 The @dfn{CL} package defines a version of the Common Lisp @code{typep}
777 predicate.
778
779 @defun typep object type
780 Check if @var{object} is of type @var{type}, where @var{type} is a
781 (quoted) type name of the sort used by Common Lisp.  For example,
782 @code{(typep foo 'integer)} is equivalent to @code{(integerp foo)}.
783 @end defun
784
785 The @var{type} argument to the above function is either a symbol
786 or a list beginning with a symbol.
787
788 @itemize @bullet
789 @item
790 If the type name is a symbol, Emacs appends @samp{-p} to the
791 symbol name to form the name of a predicate function for testing
792 the type.  (Built-in predicates whose names end in @samp{p} rather
793 than @samp{-p} are used when appropriate.)
794
795 @item
796 The type symbol @code{t} stands for the union of all types.
797 @code{(typep @var{object} t)} is always true.  Likewise, the
798 type symbol @code{nil} stands for nothing at all, and
799 @code{(typep @var{object} nil)} is always false.
800
801 @item
802 The type symbol @code{null} represents the symbol @code{nil}.
803 Thus @code{(typep @var{object} 'null)} is equivalent to
804 @code{(null @var{object})}.
805
806 @item
807 The type symbol @code{real} is a synonym for @code{number}, and
808 @code{fixnum} is a synonym for @code{integer}.
809
810 @item
811 The type symbols @code{character} and @code{string-char} match
812 characters.  In Emacs-19 and XEmacs-19, characters are the same thing as
813 integers in the range 0-255.  In XEmacs-20, where characters are a
814 first-class data type, this checks for actual characters, and
815 @code{(typep @var{8bit-integer} 'character)} will return @code{nil}.
816
817 @item
818 The type symbol @code{float} uses the @code{floatp-safe} predicate
819 defined by this package rather than @code{floatp}, so it will work
820 correctly even in Emacs versions without floating-point support.
821
822 @item
823 The type list @code{(integer @var{low} @var{high})} represents all
824 integers between @var{low} and @var{high}, inclusive.  Either bound
825 may be a list of a single integer to specify an exclusive limit,
826 or a @code{*} to specify no limit.  The type @code{(integer * *)}
827 is thus equivalent to @code{integer}.
828
829 @item
830 Likewise, lists beginning with @code{float}, @code{real}, or
831 @code{number} represent numbers of that type falling in a particular
832 range.
833
834 @item
835 Lists beginning with @code{and}, @code{or}, and @code{not} form
836 combinations of types.  For example, @code{(or integer (float 0 *))}
837 represents all objects that are integers or non-negative floats.
838
839 @item
840 Lists beginning with @code{member} or @code{member*} represent
841 objects @code{eql} to any of the following values.  For example,
842 @code{(member 1 2 3 4)} is equivalent to @code{(integer 1 4)},
843 and @code{(member nil)} is equivalent to @code{null}.
844
845 @item
846 Lists of the form @code{(satisfies @var{predicate})} represent
847 all objects for which @var{predicate} returns true when called
848 with that object as an argument.
849 @end itemize
850
851 The following function and macro (not technically predicates) are
852 related to @code{typep}.
853
854 @defun coerce object type
855 This function attempts to convert @var{object} to the specified
856 @var{type}.  If @var{object} is already of that type as determined by
857 @code{typep}, it is simply returned.  Otherwise, certain types of
858 conversions will be made:  If @var{type} is any sequence type
859 (@code{string}, @code{list}, etc.) then @var{object} will be
860 converted to that type if possible.  If @var{type} is
861 @code{character}, then strings of length one and symbols with
862 one-character names can be coerced.  If @var{type} is @code{float},
863 then integers can be coerced in versions of Emacs that support
864 floats.  In all other circumstances, @code{coerce} signals an
865 error.
866 @end defun
867
868 @defspec deftype name arglist forms...
869 This macro defines a new type called @var{name}.  It is similar
870 to @code{defmacro} in many ways; when @var{name} is encountered
871 as a type name, the body @var{forms} are evaluated and should
872 return a type specifier that is equivalent to the type.  The
873 @var{arglist} is a Common Lisp argument list of the sort accepted
874 by @code{defmacro*}.  The type specifier @samp{(@var{name} @var{args}...)}
875 is expanded by calling the expander with those arguments; the type
876 symbol @samp{@var{name}} is expanded by calling the expander with
877 no arguments.  The @var{arglist} is processed the same as for
878 @code{defmacro*} except that optional arguments without explicit
879 defaults use @code{*} instead of @code{nil} as the ``default''
880 default.  Some examples:
881
882 @example
883 (deftype null () '(satisfies null))    ; predefined
884 (deftype list () '(or null cons))      ; predefined
885 (deftype unsigned-byte (&optional bits)
886   (list 'integer 0 (if (eq bits '*) bits (1- (lsh 1 bits)))))
887 (unsigned-byte 8)  @equiv{}  (integer 0 255)
888 (unsigned-byte)  @equiv{}  (integer 0 *)
889 unsigned-byte  @equiv{}  (integer 0 *)
890 @end example
891
892 @noindent
893 The last example shows how the Common Lisp @code{unsigned-byte}
894 type specifier could be implemented if desired; this package does
895 not implement @code{unsigned-byte} by default.
896 @end defspec
897
898 The @code{typecase} and @code{check-type} macros also use type
899 names.  @xref{Conditionals}.  @xref{Assertions}.  The @code{map},
900 @code{concatenate}, and @code{merge} functions take type-name
901 arguments to specify the type of sequence to return.  @xref{Sequences}.
902
903 @node Equality Predicates, , Type Predicates, Predicates
904 @section Equality Predicates
905
906 @noindent
907 This package defines two Common Lisp predicates, @code{eql} and
908 @code{equalp}.
909
910 @defun eql a b
911 This function is almost the same as @code{eq}, except that if @var{a}
912 and @var{b} are numbers of the same type, it compares them for numeric
913 equality (as if by @code{equal} instead of @code{eq}).  This makes a
914 difference only for versions of Emacs that are compiled with
915 floating-point support, such as Emacs 19.  Emacs floats are allocated
916 objects just like cons cells, which means that @code{(eq 3.0 3.0)}
917 will not necessarily be true---if the two @code{3.0}s were allocated
918 separately, the pointers will be different even though the numbers are
919 the same.  But @code{(eql 3.0 3.0)} will always be true.
920
921 The types of the arguments must match, so @code{(eql 3 3.0)} is
922 still false.
923
924 Note that Emacs integers are ``direct'' rather than allocated, which
925 basically means @code{(eq 3 3)} will always be true.  Thus @code{eq}
926 and @code{eql} behave differently only if floating-point numbers are
927 involved, and are indistinguishable on Emacs versions that don't
928 support floats.
929
930 There is a slight inconsistency with Common Lisp in the treatment of
931 positive and negative zeros.  Some machines, notably those with IEEE
932 standard arithmetic, represent @code{+0} and @code{-0} as distinct
933 values.  Normally this doesn't matter because the standard specifies
934 that @code{(= 0.0 -0.0)} should always be true, and this is indeed
935 what Emacs Lisp and Common Lisp do.  But the Common Lisp standard
936 states that @code{(eql 0.0 -0.0)} and @code{(equal 0.0 -0.0)} should
937 be false on IEEE-like machines; Emacs Lisp does not do this, and in
938 fact the only known way to distinguish between the two zeros in Emacs
939 Lisp is to @code{format} them and check for a minus sign.
940 @end defun
941
942 @defun equalp a b
943 This function is a more flexible version of @code{equal}.  In
944 particular, it compares strings and characters case-insensitively, and
945 it compares numbers without regard to type (so that @code{(equalp 3
946 3.0)} is true).  Vectors and conses are compared recursively.  All other
947 objects are compared as if by @code{equal}.
948
949 This function differs from Common Lisp @code{equalp} in several
950 respects.  First, in keeping with the idea that strings are less
951 vector-like in Emacs Lisp, this package's @code{equalp} also will not
952 compare strings against vectors of integers.  Second, Common Lisp's
953 @code{equalp} compares hash tables without regard to ordering, whereas
954 this package simply compares hash tables in terms of their underlying
955 structure (which means vectors for Lucid Emacs 19 hash tables, or lists
956 for other hash tables).
957 @end defun
958
959 Also note that the Common Lisp functions @code{member} and @code{assoc}
960 use @code{eql} to compare elements, whereas Emacs Lisp follows the
961 MacLisp tradition and uses @code{equal} for these two functions.
962 In Emacs, use @code{member*} and @code{assoc*} to get functions
963 which use @code{eql} for comparisons.
964
965 @node Control Structure, Macros, Predicates, Top
966 @chapter Control Structure
967
968 @noindent
969 The features described in the following sections implement
970 various advanced control structures, including the powerful
971 @code{setf} facility and a number of looping and conditional
972 constructs.
973
974 @menu
975 * Assignment::             The `psetq' form
976 * Generalized Variables::  `setf', `incf', `push', etc.
977 * Variable Bindings::      `progv', `lexical-let', `flet', `macrolet'
978 * Conditionals::           `when', `unless', `case', `typecase'
979 * Blocks and Exits::       `block', `return', `return-from'
980 * Iteration::              `do', `dotimes', `dolist', `do-symbols'
981 * Loop Facility::          The Common Lisp `loop' macro
982 * Multiple Values::        `values', `multiple-value-bind', etc.
983 @end menu
984
985 @node Assignment, Generalized Variables, Control Structure, Control Structure
986 @section Assignment
987
988 @noindent
989 The @code{psetq} form is just like @code{setq}, except that multiple
990 assignments are done in parallel rather than sequentially.
991
992 @defspec psetq [symbol form]@dots{}
993 This special form (actually a macro) is used to assign to several
994 variables simultaneously.  Given only one @var{symbol} and @var{form},
995 it has the same effect as @code{setq}.  Given several @var{symbol}
996 and @var{form} pairs, it evaluates all the @var{form}s in advance
997 and then stores the corresponding variables afterwards.
998
999 @example
1000 (setq x 2 y 3)
1001 (setq x (+ x y)  y (* x y))
1002 x
1003      @result{} 5
1004 y                     ; @r{@code{y} was computed after @code{x} was set.}
1005      @result{} 15
1006 (setq x 2 y 3)
1007 (psetq x (+ x y)  y (* x y))
1008 x
1009      @result{} 5
1010 y                     ; @r{@code{y} was computed before @code{x} was set.}
1011      @result{} 6
1012 @end example
1013
1014 The simplest use of @code{psetq} is @code{(psetq x y y x)}, which
1015 exchanges the values of two variables.  (The @code{rotatef} form
1016 provides an even more convenient way to swap two variables;
1017 @pxref{Modify Macros}.)
1018
1019 @code{psetq} always returns @code{nil}.
1020 @end defspec
1021
1022 @node Generalized Variables, Variable Bindings, Assignment, Control Structure
1023 @section Generalized Variables
1024
1025 @noindent
1026 A ``generalized variable'' or ``place form'' is one of the many places
1027 in Lisp memory where values can be stored.  The simplest place form is
1028 a regular Lisp variable.  But the cars and cdrs of lists, elements
1029 of arrays, properties of symbols, and many other locations are also
1030 places where Lisp values are stored.
1031
1032 The @code{setf} form is like @code{setq}, except that it accepts
1033 arbitrary place forms on the left side rather than just
1034 symbols.  For example, @code{(setf (car a) b)} sets the car of
1035 @code{a} to @code{b}, doing the same operation as @code{(setcar a b)}
1036 but without having to remember two separate functions for setting
1037 and accessing every type of place.
1038
1039 Generalized variables are analogous to ``lvalues'' in the C
1040 language, where @samp{x = a[i]} gets an element from an array
1041 and @samp{a[i] = x} stores an element using the same notation.
1042 Just as certain forms like @code{a[i]} can be lvalues in C, there
1043 is a set of forms that can be generalized variables in Lisp.
1044
1045 @menu
1046 * Basic Setf::         `setf' and place forms
1047 * Modify Macros::      `incf', `push', `rotatef', `letf', `callf', etc.
1048 * Customizing Setf::   `define-modify-macro', `defsetf', `define-setf-method'
1049 @end menu
1050
1051 @node Basic Setf, Modify Macros, Generalized Variables, Generalized Variables
1052 @subsection Basic Setf
1053
1054 @noindent
1055 The @code{setf} macro is the most basic way to operate on generalized
1056 variables.
1057
1058 @defspec setf [place form]@dots{}
1059 This macro evaluates @var{form} and stores it in @var{place}, which
1060 must be a valid generalized variable form.  If there are several
1061 @var{place} and @var{form} pairs, the assignments are done sequentially
1062 just as with @code{setq}.  @code{setf} returns the value of the last
1063 @var{form}.
1064
1065 The following Lisp forms will work as generalized variables, and
1066 so may legally appear in the @var{place} argument of @code{setf}:
1067
1068 @itemize @bullet
1069 @item
1070 A symbol naming a variable.  In other words, @code{(setf x y)} is
1071 exactly equivalent to @code{(setq x y)}, and @code{setq} itself is
1072 strictly speaking redundant now that @code{setf} exists.  Many
1073 programmers continue to prefer @code{setq} for setting simple
1074 variables, though, purely for stylistic or historical reasons.
1075 The macro @code{(setf x y)} actually expands to @code{(setq x y)},
1076 so there is no performance penalty for using it in compiled code.
1077
1078 @item
1079 A call to any of the following Lisp functions:
1080
1081 @smallexample
1082 car                 cdr                 caar .. cddddr
1083 nth                 rest                first .. tenth
1084 aref                elt                 nthcdr
1085 symbol-function     symbol-value        symbol-plist
1086 get                 get*                getf
1087 gethash             subseq
1088 @end smallexample
1089
1090 @noindent
1091 Note that for @code{nthcdr} and @code{getf}, the list argument
1092 of the function must itself be a valid @var{place} form.  For
1093 example, @code{(setf (nthcdr 0 foo) 7)} will set @code{foo} itself
1094 to 7.  Note that @code{push} and @code{pop} on an @code{nthcdr}
1095 place can be used to insert or delete at any position in a list.
1096 The use of @code{nthcdr} as a @var{place} form is an extension
1097 to standard Common Lisp.
1098
1099 @item
1100 The following Emacs-specific functions are also @code{setf}-able.
1101 (Some of these are defined only in Emacs 19 or only in Lucid Emacs.)
1102
1103 @smallexample
1104 buffer-file-name                  marker-position          
1105 buffer-modified-p                 match-data               
1106 buffer-name                       mouse-position           
1107 buffer-string                     overlay-end              
1108 buffer-substring                  overlay-get              
1109 current-buffer                    overlay-start            
1110 current-case-table                point                    
1111 current-column                    point-marker             
1112 current-global-map                point-max                
1113 current-input-mode                point-min                
1114 current-local-map                 process-buffer           
1115 current-window-configuration      process-filter           
1116 default-file-modes                process-sentinel         
1117 default-value                     read-mouse-position      
1118 documentation-property            screen-height            
1119 extent-data                       screen-menubar           
1120 extent-end-position               screen-width             
1121 extent-start-position             selected-window          
1122 face-background                   selected-screen          
1123 face-background-pixmap            selected-frame           
1124 face-font                         standard-case-table      
1125 face-foreground                   syntax-table             
1126 face-underline-p                  window-buffer            
1127 file-modes                        window-dedicated-p       
1128 frame-height                      window-display-table     
1129 frame-parameters                  window-height            
1130 frame-visible-p                   window-hscroll           
1131 frame-width                       window-point             
1132 get-register                      window-start             
1133 getenv                            window-width             
1134 global-key-binding                x-get-cut-buffer         
1135 keymap-parent                     x-get-cutbuffer          
1136 local-key-binding                 x-get-secondary-selection
1137 mark                              x-get-selection          
1138 mark-marker                       
1139 @end smallexample
1140
1141 Most of these have directly corresponding ``set'' functions, like
1142 @code{use-local-map} for @code{current-local-map}, or @code{goto-char}
1143 for @code{point}.  A few, like @code{point-min}, expand to longer
1144 sequences of code when they are @code{setf}'d (@code{(narrow-to-region
1145 x (point-max))} in this case).
1146
1147 @item
1148 A call of the form @code{(substring @var{subplace} @var{n} [@var{m}])},
1149 where @var{subplace} is itself a legal generalized variable whose
1150 current value is a string, and where the value stored is also a
1151 string.  The new string is spliced into the specified part of the
1152 destination string.  For example:
1153
1154 @example
1155 (setq a (list "hello" "world"))
1156      @result{} ("hello" "world")
1157 (cadr a)
1158      @result{} "world"
1159 (substring (cadr a) 2 4)
1160      @result{} "rl"
1161 (setf (substring (cadr a) 2 4) "o")
1162      @result{} "o"
1163 (cadr a)
1164      @result{} "wood"
1165 a
1166      @result{} ("hello" "wood")
1167 @end example
1168
1169 The generalized variable @code{buffer-substring}, listed above,
1170 also works in this way by replacing a portion of the current buffer.
1171
1172 @item
1173 A call of the form @code{(apply '@var{func} @dots{})} or
1174 @code{(apply (function @var{func}) @dots{})}, where @var{func}
1175 is a @code{setf}-able function whose store function is ``suitable''
1176 in the sense described in Steele's book; since none of the standard
1177 Emacs place functions are suitable in this sense, this feature is
1178 only interesting when used with places you define yourself with
1179 @code{define-setf-method} or the long form of @code{defsetf}.
1180
1181 @item
1182 A macro call, in which case the macro is expanded and @code{setf}
1183 is applied to the resulting form.
1184
1185 @item
1186 Any form for which a @code{defsetf} or @code{define-setf-method}
1187 has been made.
1188 @end itemize
1189
1190 Using any forms other than these in the @var{place} argument to
1191 @code{setf} will signal an error.
1192
1193 The @code{setf} macro takes care to evaluate all subforms in
1194 the proper left-to-right order; for example,
1195
1196 @example
1197 (setf (aref vec (incf i)) i)
1198 @end example
1199
1200 @noindent
1201 looks like it will evaluate @code{(incf i)} exactly once, before the
1202 following access to @code{i}; the @code{setf} expander will insert
1203 temporary variables as necessary to ensure that it does in fact work
1204 this way no matter what setf-method is defined for @code{aref}.
1205 (In this case, @code{aset} would be used and no such steps would
1206 be necessary since @code{aset} takes its arguments in a convenient
1207 order.)
1208
1209 However, if the @var{place} form is a macro which explicitly
1210 evaluates its arguments in an unusual order, this unusual order
1211 will be preserved.  Adapting an example from Steele, given
1212
1213 @example
1214 (defmacro wrong-order (x y) (list 'aref y x))
1215 @end example
1216
1217 @noindent
1218 the form @code{(setf (wrong-order @var{a} @var{b}) 17)} will
1219 evaluate @var{b} first, then @var{a}, just as in an actual call
1220 to @code{wrong-order}.
1221 @end defspec
1222
1223 @node Modify Macros, Customizing Setf, Basic Setf, Generalized Variables
1224 @subsection Modify Macros
1225
1226 @noindent
1227 This package defines a number of other macros besides @code{setf}
1228 that operate on generalized variables.  Many are interesting and
1229 useful even when the @var{place} is just a variable name.
1230
1231 @defspec psetf [place form]@dots{}
1232 This macro is to @code{setf} what @code{psetq} is to @code{setq}:
1233 When several @var{place}s and @var{form}s are involved, the
1234 assignments take place in parallel rather than sequentially.
1235 Specifically, all subforms are evaluated from left to right, then
1236 all the assignments are done (in an undefined order).
1237 @end defspec
1238
1239 @defspec incf place &optional x
1240 This macro increments the number stored in @var{place} by one, or
1241 by @var{x} if specified.  The incremented value is returned.  For
1242 example, @code{(incf i)} is equivalent to @code{(setq i (1+ i))}, and
1243 @code{(incf (car x) 2)} is equivalent to @code{(setcar x (+ (car x) 2))}.
1244
1245 Once again, care is taken to preserve the ``apparent'' order of
1246 evaluation.  For example,
1247
1248 @example
1249 (incf (aref vec (incf i)))
1250 @end example
1251
1252 @noindent
1253 appears to increment @code{i} once, then increment the element of
1254 @code{vec} addressed by @code{i}; this is indeed exactly what it
1255 does, which means the above form is @emph{not} equivalent to the
1256 ``obvious'' expansion,
1257
1258 @example
1259 (setf (aref vec (incf i)) (1+ (aref vec (incf i))))   ; Wrong!
1260 @end example
1261
1262 @noindent
1263 but rather to something more like
1264
1265 @example
1266 (let ((temp (incf i)))
1267   (setf (aref vec temp) (1+ (aref vec temp))))
1268 @end example
1269
1270 @noindent
1271 Again, all of this is taken care of automatically by @code{incf} and
1272 the other generalized-variable macros.
1273
1274 As a more Emacs-specific example of @code{incf}, the expression
1275 @code{(incf (point) @var{n})} is essentially equivalent to
1276 @code{(forward-char @var{n})}.
1277 @end defspec
1278
1279 @defspec decf place &optional x
1280 This macro decrements the number stored in @var{place} by one, or
1281 by @var{x} if specified.
1282 @end defspec
1283
1284 @defspec pop place
1285 This macro removes and returns the first element of the list stored
1286 in @var{place}.  It is analogous to @code{(prog1 (car @var{place})
1287 (setf @var{place} (cdr @var{place})))}, except that it takes care
1288 to evaluate all subforms only once.
1289 @end defspec
1290
1291 @defspec push x place
1292 This macro inserts @var{x} at the front of the list stored in
1293 @var{place}.  It is analogous to @code{(setf @var{place} (cons
1294 @var{x} @var{place}))}, except for evaluation of the subforms.
1295 @end defspec
1296
1297 @defspec pushnew x place @t{&key :test :test-not :key}
1298 This macro inserts @var{x} at the front of the list stored in
1299 @var{place}, but only if @var{x} was not @code{eql} to any
1300 existing element of the list.  The optional keyword arguments
1301 are interpreted in the same way as for @code{adjoin}.
1302 @xref{Lists as Sets}.
1303 @end defspec
1304
1305 @defspec shiftf place@dots{} newvalue
1306 This macro shifts the @var{place}s left by one, shifting in the
1307 value of @var{newvalue} (which may be any Lisp expression, not just
1308 a generalized variable), and returning the value shifted out of
1309 the first @var{place}.  Thus, @code{(shiftf @var{a} @var{b} @var{c}
1310 @var{d})} is equivalent to
1311
1312 @example
1313 (prog1
1314     @var{a}
1315   (psetf @var{a} @var{b}
1316          @var{b} @var{c}
1317          @var{c} @var{d}))
1318 @end example
1319
1320 @noindent
1321 except that the subforms of @var{a}, @var{b}, and @var{c} are actually
1322 evaluated only once each and in the apparent order.
1323 @end defspec
1324
1325 @defspec rotatef place@dots{}
1326 This macro rotates the @var{place}s left by one in circular fashion.
1327 Thus, @code{(rotatef @var{a} @var{b} @var{c} @var{d})} is equivalent to
1328
1329 @example
1330 (psetf @var{a} @var{b}
1331        @var{b} @var{c}
1332        @var{c} @var{d}
1333        @var{d} @var{a})
1334 @end example
1335
1336 @noindent
1337 except for the evaluation of subforms.  @code{rotatef} always
1338 returns @code{nil}.  Note that @code{(rotatef @var{a} @var{b})}
1339 conveniently exchanges @var{a} and @var{b}.
1340 @end defspec
1341
1342 The following macros were invented for this package; they have no
1343 analogues in Common Lisp.
1344
1345 @defspec letf (bindings@dots{}) forms@dots{}
1346 This macro is analogous to @code{let}, but for generalized variables
1347 rather than just symbols.  Each @var{binding} should be of the form
1348 @code{(@var{place} @var{value})}; the original contents of the
1349 @var{place}s are saved, the @var{value}s are stored in them, and
1350 then the body @var{form}s are executed.  Afterwards, the @var{places}
1351 are set back to their original saved contents.  This cleanup happens
1352 even if the @var{form}s exit irregularly due to a @code{throw} or an
1353 error.
1354
1355 For example,
1356
1357 @example
1358 (letf (((point) (point-min))
1359        (a 17))
1360   ...)
1361 @end example
1362
1363 @noindent
1364 moves ``point'' in the current buffer to the beginning of the buffer,
1365 and also binds @code{a} to 17 (as if by a normal @code{let}, since
1366 @code{a} is just a regular variable).  After the body exits, @code{a}
1367 is set back to its original value and point is moved back to its
1368 original position.
1369
1370 Note that @code{letf} on @code{(point)} is not quite like a
1371 @code{save-excursion}, as the latter effectively saves a marker
1372 which tracks insertions and deletions in the buffer.  Actually,
1373 a @code{letf} of @code{(point-marker)} is much closer to this
1374 behavior.  (@code{point} and @code{point-marker} are equivalent
1375 as @code{setf} places; each will accept either an integer or a
1376 marker as the stored value.)
1377
1378 Since generalized variables look like lists, @code{let}'s shorthand
1379 of using @samp{foo} for @samp{(foo nil)} as a @var{binding} would
1380 be ambiguous in @code{letf} and is not allowed.
1381
1382 However, a @var{binding} specifier may be a one-element list
1383 @samp{(@var{place})}, which is similar to @samp{(@var{place}
1384 @var{place})}.  In other words, the @var{place} is not disturbed
1385 on entry to the body, and the only effect of the @code{letf} is
1386 to restore the original value of @var{place} afterwards.  (The
1387 redundant access-and-store suggested by the @code{(@var{place}
1388 @var{place})} example does not actually occur.)
1389
1390 In most cases, the @var{place} must have a well-defined value on
1391 entry to the @code{letf} form.  The only exceptions are plain
1392 variables and calls to @code{symbol-value} and @code{symbol-function}.
1393 If the symbol is not bound on entry, it is simply made unbound by
1394 @code{makunbound} or @code{fmakunbound} on exit.
1395 @end defspec
1396
1397 @defspec letf* (bindings@dots{}) forms@dots{}
1398 This macro is to @code{letf} what @code{let*} is to @code{let}:
1399 It does the bindings in sequential rather than parallel order.
1400 @end defspec
1401
1402 @defspec callf @var{function} @var{place} @var{args}@dots{}
1403 This is the ``generic'' modify macro.  It calls @var{function},
1404 which should be an unquoted function name, macro name, or lambda.
1405 It passes @var{place} and @var{args} as arguments, and assigns the
1406 result back to @var{place}.  For example, @code{(incf @var{place}
1407 @var{n})} is the same as @code{(callf + @var{place} @var{n})}.
1408 Some more examples:
1409
1410 @example
1411 (callf abs my-number)
1412 (callf concat (buffer-name) "<" (int-to-string n) ">")
1413 (callf union happy-people (list joe bob) :test 'same-person)
1414 @end example
1415
1416 @xref{Customizing Setf}, for @code{define-modify-macro}, a way
1417 to create even more concise notations for modify macros.  Note
1418 again that @code{callf} is an extension to standard Common Lisp.
1419 @end defspec
1420
1421 @defspec callf2 @var{function} @var{arg1} @var{place} @var{args}@dots{}
1422 This macro is like @code{callf}, except that @var{place} is
1423 the @emph{second} argument of @var{function} rather than the
1424 first.  For example, @code{(push @var{x} @var{place})} is
1425 equivalent to @code{(callf2 cons @var{x} @var{place})}.
1426 @end defspec
1427
1428 The @code{callf} and @code{callf2} macros serve as building
1429 blocks for other macros like @code{incf}, @code{pushnew}, and
1430 @code{define-modify-macro}.  The @code{letf} and @code{letf*}
1431 macros are used in the processing of symbol macros;
1432 @pxref{Macro Bindings}.
1433
1434 @node Customizing Setf, , Modify Macros, Generalized Variables
1435 @subsection Customizing Setf
1436
1437 @noindent
1438 Common Lisp defines three macros, @code{define-modify-macro},
1439 @code{defsetf}, and @code{define-setf-method}, that allow the
1440 user to extend generalized variables in various ways.
1441
1442 @defspec define-modify-macro name arglist function [doc-string]
1443 This macro defines a ``read-modify-write'' macro similar to
1444 @code{incf} and @code{decf}.  The macro @var{name} is defined
1445 to take a @var{place} argument followed by additional arguments
1446 described by @var{arglist}.  The call
1447
1448 @example
1449 (@var{name} @var{place} @var{args}...)
1450 @end example
1451
1452 @noindent
1453 will be expanded to
1454
1455 @example
1456 (callf @var{func} @var{place} @var{args}...)
1457 @end example
1458
1459 @noindent
1460 which in turn is roughly equivalent to
1461
1462 @example
1463 (setf @var{place} (@var{func} @var{place} @var{args}...))
1464 @end example
1465
1466 For example:
1467
1468 @example
1469 (define-modify-macro incf (&optional (n 1)) +)
1470 (define-modify-macro concatf (&rest args) concat)
1471 @end example
1472
1473 Note that @code{&key} is not allowed in @var{arglist}, but
1474 @code{&rest} is sufficient to pass keywords on to the function.
1475
1476 Most of the modify macros defined by Common Lisp do not exactly
1477 follow the pattern of @code{define-modify-macro}.  For example,
1478 @code{push} takes its arguments in the wrong order, and @code{pop}
1479 is completely irregular.  You can define these macros ``by hand''
1480 using @code{get-setf-method}, or consult the source file
1481 @file{cl-macs.el} to see how to use the internal @code{setf}
1482 building blocks.
1483 @end defspec
1484
1485 @defspec defsetf access-fn update-fn
1486 This is the simpler of two @code{defsetf} forms.  Where
1487 @var{access-fn} is the name of a function which accesses a place,
1488 this declares @var{update-fn} to be the corresponding store
1489 function.  From now on,
1490
1491 @example
1492 (setf (@var{access-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3}) @var{value})
1493 @end example
1494
1495 @noindent
1496 will be expanded to
1497
1498 @example
1499 (@var{update-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3} @var{value})
1500 @end example
1501
1502 @noindent
1503 The @var{update-fn} is required to be either a true function, or
1504 a macro which evaluates its arguments in a function-like way.  Also,
1505 the @var{update-fn} is expected to return @var{value} as its result.
1506 Otherwise, the above expansion would not obey the rules for the way
1507 @code{setf} is supposed to behave.
1508
1509 As a special (non-Common-Lisp) extension, a third argument of @code{t}
1510 to @code{defsetf} says that the @code{update-fn}'s return value is
1511 not suitable, so that the above @code{setf} should be expanded to
1512 something more like
1513
1514 @example
1515 (let ((temp @var{value}))
1516   (@var{update-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3} temp)
1517   temp)
1518 @end example
1519
1520 Some examples of the use of @code{defsetf}, drawn from the standard
1521 suite of setf methods, are:
1522
1523 @example
1524 (defsetf car setcar)
1525 (defsetf symbol-value set)
1526 (defsetf buffer-name rename-buffer t)
1527 @end example
1528 @end defspec
1529
1530 @defspec defsetf access-fn arglist (store-var) forms@dots{}
1531 This is the second, more complex, form of @code{defsetf}.  It is
1532 rather like @code{defmacro} except for the additional @var{store-var}
1533 argument.  The @var{forms} should return a Lisp form which stores
1534 the value of @var{store-var} into the generalized variable formed
1535 by a call to @var{access-fn} with arguments described by @var{arglist}.
1536 The @var{forms} may begin with a string which documents the @code{setf}
1537 method (analogous to the doc string that appears at the front of a
1538 function).
1539
1540 For example, the simple form of @code{defsetf} is shorthand for
1541
1542 @example
1543 (defsetf @var{access-fn} (&rest args) (store)
1544   (append '(@var{update-fn}) args (list store)))
1545 @end example
1546
1547 The Lisp form that is returned can access the arguments from
1548 @var{arglist} and @var{store-var} in an unrestricted fashion;
1549 macros like @code{setf} and @code{incf} which invoke this
1550 setf-method will insert temporary variables as needed to make
1551 sure the apparent order of evaluation is preserved.
1552
1553 Another example drawn from the standard package:
1554
1555 @example
1556 (defsetf nth (n x) (store)
1557   (list 'setcar (list 'nthcdr n x) store))
1558 @end example
1559 @end defspec
1560
1561 @defspec define-setf-method access-fn arglist forms@dots{}
1562 This is the most general way to create new place forms.  When
1563 a @code{setf} to @var{access-fn} with arguments described by
1564 @var{arglist} is expanded, the @var{forms} are evaluated and
1565 must return a list of five items:
1566
1567 @enumerate
1568 @item
1569 A list of @dfn{temporary variables}.
1570
1571 @item
1572 A list of @dfn{value forms} corresponding to the temporary variables
1573 above.  The temporary variables will be bound to these value forms
1574 as the first step of any operation on the generalized variable.
1575
1576 @item
1577 A list of exactly one @dfn{store variable} (generally obtained
1578 from a call to @code{gensym}).
1579
1580 @item
1581 A Lisp form which stores the contents of the store variable into
1582 the generalized variable, assuming the temporaries have been
1583 bound as described above.
1584
1585 @item
1586 A Lisp form which accesses the contents of the generalized variable,
1587 assuming the temporaries have been bound.
1588 @end enumerate
1589
1590 This is exactly like the Common Lisp macro of the same name,
1591 except that the method returns a list of five values rather
1592 than the five values themselves, since Emacs Lisp does not
1593 support Common Lisp's notion of multiple return values.
1594
1595 Once again, the @var{forms} may begin with a documentation string.
1596
1597 A setf-method should be maximally conservative with regard to
1598 temporary variables.  In the setf-methods generated by
1599 @code{defsetf}, the second return value is simply the list of
1600 arguments in the place form, and the first return value is a
1601 list of a corresponding number of temporary variables generated
1602 by @code{gensym}.  Macros like @code{setf} and @code{incf} which
1603 use this setf-method will optimize away most temporaries that
1604 turn out to be unnecessary, so there is little reason for the
1605 setf-method itself to optimize.
1606 @end defspec
1607
1608 @defun get-setf-method place &optional env
1609 This function returns the setf-method for @var{place}, by
1610 invoking the definition previously recorded by @code{defsetf}
1611 or @code{define-setf-method}.  The result is a list of five
1612 values as described above.  You can use this function to build
1613 your own @code{incf}-like modify macros.  (Actually, it is
1614 better to use the internal functions @code{cl-setf-do-modify}
1615 and @code{cl-setf-do-store}, which are a bit easier to use and
1616 which also do a number of optimizations; consult the source
1617 code for the @code{incf} function for a simple example.)
1618
1619 The argument @var{env} specifies the ``environment'' to be
1620 passed on to @code{macroexpand} if @code{get-setf-method} should
1621 need to expand a macro in @var{place}.  It should come from
1622 an @code{&environment} argument to the macro or setf-method
1623 that called @code{get-setf-method}.
1624
1625 See also the source code for the setf-methods for @code{apply}
1626 and @code{substring}, each of which works by calling
1627 @code{get-setf-method} on a simpler case, then massaging
1628 the result in various ways.
1629 @end defun
1630
1631 Modern Common Lisp defines a second, independent way to specify
1632 the @code{setf} behavior of a function, namely ``@code{setf}
1633 functions'' whose names are lists @code{(setf @var{name})}
1634 rather than symbols.  For example, @code{(defun (setf foo) @dots{})}
1635 defines the function that is used when @code{setf} is applied to
1636 @code{foo}.  This package does not currently support @code{setf}
1637 functions.  In particular, it is a compile-time error to use
1638 @code{setf} on a form which has not already been @code{defsetf}'d
1639 or otherwise declared; in newer Common Lisps, this would not be
1640 an error since the function @code{(setf @var{func})} might be
1641 defined later.
1642
1643 @iftex
1644 @secno=4
1645 @end iftex
1646
1647 @node Variable Bindings, Conditionals, Generalized Variables, Control Structure
1648 @section Variable Bindings
1649
1650 @noindent
1651 These Lisp forms make bindings to variables and function names,
1652 analogous to Lisp's built-in @code{let} form.
1653
1654 @xref{Modify Macros}, for the @code{letf} and @code{letf*} forms which
1655 are also related to variable bindings.
1656
1657 @menu
1658 * Dynamic Bindings::     The `progv' form
1659 * Lexical Bindings::     `lexical-let' and lexical closures
1660 * Function Bindings::    `flet' and `labels'
1661 * Macro Bindings::       `macrolet' and `symbol-macrolet'
1662 @end menu
1663
1664 @node Dynamic Bindings, Lexical Bindings, Variable Bindings, Variable Bindings
1665 @subsection Dynamic Bindings
1666
1667 @noindent
1668 The standard @code{let} form binds variables whose names are known
1669 at compile-time.  The @code{progv} form provides an easy way to
1670 bind variables whose names are computed at run-time.
1671
1672 @defspec progv symbols values forms@dots{}
1673 This form establishes @code{let}-style variable bindings on a
1674 set of variables computed at run-time.  The expressions
1675 @var{symbols} and @var{values} are evaluated, and must return lists
1676 of symbols and values, respectively.  The symbols are bound to the
1677 corresponding values for the duration of the body @var{form}s.
1678 If @var{values} is shorter than @var{symbols}, the last few symbols
1679 are made unbound (as if by @code{makunbound}) inside the body.
1680 If @var{symbols} is shorter than @var{values}, the excess values
1681 are ignored.
1682 @end defspec
1683
1684 @node Lexical Bindings, Function Bindings, Dynamic Bindings, Variable Bindings
1685 @subsection Lexical Bindings
1686
1687 @noindent
1688 The @dfn{CL} package defines the following macro which
1689 more closely follows the Common Lisp @code{let} form:
1690
1691 @defspec lexical-let (bindings@dots{}) forms@dots{}
1692 This form is exactly like @code{let} except that the bindings it
1693 establishes are purely lexical.  Lexical bindings are similar to
1694 local variables in a language like C:  Only the code physically
1695 within the body of the @code{lexical-let} (after macro expansion)
1696 may refer to the bound variables.
1697
1698 @example
1699 (setq a 5)
1700 (defun foo (b) (+ a b))
1701 (let ((a 2)) (foo a))
1702      @result{} 4
1703 (lexical-let ((a 2)) (foo a))
1704      @result{} 7
1705 @end example
1706
1707 @noindent
1708 In this example, a regular @code{let} binding of @code{a} actually
1709 makes a temporary change to the global variable @code{a}, so @code{foo}
1710 is able to see the binding of @code{a} to 2.  But @code{lexical-let}
1711 actually creates a distinct local variable @code{a} for use within its
1712 body, without any effect on the global variable of the same name.
1713
1714 The most important use of lexical bindings is to create @dfn{closures}.
1715 A closure is a function object that refers to an outside lexical
1716 variable.  For example:
1717
1718 @example
1719 (defun make-adder (n)
1720   (lexical-let ((n n))
1721     (function (lambda (m) (+ n m)))))
1722 (setq add17 (make-adder 17))
1723 (funcall add17 4)
1724      @result{} 21
1725 @end example
1726
1727 @noindent
1728 The call @code{(make-adder 17)} returns a function object which adds
1729 17 to its argument.  If @code{let} had been used instead of
1730 @code{lexical-let}, the function object would have referred to the
1731 global @code{n}, which would have been bound to 17 only during the
1732 call to @code{make-adder} itself.
1733
1734 @example
1735 (defun make-counter ()
1736   (lexical-let ((n 0))
1737     (function* (lambda (&optional (m 1)) (incf n m)))))
1738 (setq count-1 (make-counter))
1739 (funcall count-1 3)
1740      @result{} 3
1741 (funcall count-1 14)
1742      @result{} 17
1743 (setq count-2 (make-counter))
1744 (funcall count-2 5)
1745      @result{} 5
1746 (funcall count-1 2)
1747      @result{} 19
1748 (funcall count-2)
1749      @result{} 6
1750 @end example
1751
1752 @noindent
1753 Here we see that each call to @code{make-counter} creates a distinct
1754 local variable @code{n}, which serves as a private counter for the
1755 function object that is returned.
1756
1757 Closed-over lexical variables persist until the last reference to
1758 them goes away, just like all other Lisp objects.  For example,
1759 @code{count-2} refers to a function object which refers to an
1760 instance of the variable @code{n}; this is the only reference
1761 to that variable, so after @code{(setq count-2 nil)} the garbage
1762 collector would be able to delete this instance of @code{n}.
1763 Of course, if a @code{lexical-let} does not actually create any
1764 closures, then the lexical variables are free as soon as the
1765 @code{lexical-let} returns.
1766
1767 Many closures are used only during the extent of the bindings they
1768 refer to; these are known as ``downward funargs'' in Lisp parlance.
1769 When a closure is used in this way, regular Emacs Lisp dynamic
1770 bindings suffice and will be more efficient than @code{lexical-let}
1771 closures:
1772
1773 @example
1774 (defun add-to-list (x list)
1775   (mapcar (function (lambda (y) (+ x y))) list))
1776 (add-to-list 7 '(1 2 5))
1777      @result{} (8 9 12)
1778 @end example
1779
1780 @noindent
1781 Since this lambda is only used while @code{x} is still bound,
1782 it is not necessary to make a true closure out of it.
1783
1784 You can use @code{defun} or @code{flet} inside a @code{lexical-let}
1785 to create a named closure.  If several closures are created in the
1786 body of a single @code{lexical-let}, they all close over the same
1787 instance of the lexical variable.
1788
1789 The @code{lexical-let} form is an extension to Common Lisp.  In
1790 true Common Lisp, all bindings are lexical unless declared otherwise.
1791 @end defspec
1792
1793 @defspec lexical-let* (bindings@dots{}) forms@dots{}
1794 This form is just like @code{lexical-let}, except that the bindings
1795 are made sequentially in the manner of @code{let*}.
1796 @end defspec
1797
1798 @node Function Bindings, Macro Bindings, Lexical Bindings, Variable Bindings
1799 @subsection Function Bindings
1800
1801 @noindent
1802 These forms make @code{let}-like bindings to functions instead
1803 of variables.
1804
1805 @defspec flet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1806 This form establishes @code{let}-style bindings on the function
1807 cells of symbols rather than on the value cells.  Each @var{binding}
1808 must be a list of the form @samp{(@var{name} @var{arglist}
1809 @var{forms}@dots{})}, which defines a function exactly as if
1810 it were a @code{defun*} form.  The function @var{name} is defined
1811 accordingly for the duration of the body of the @code{flet}; then
1812 the old function definition, or lack thereof, is restored.
1813
1814 While @code{flet} in Common Lisp establishes a lexical binding of
1815 @var{name}, Emacs Lisp @code{flet} makes a dynamic binding.  The
1816 result is that @code{flet} affects indirect calls to a function as
1817 well as calls directly inside the @code{flet} form itself.
1818
1819 You can use @code{flet} to disable or modify the behavior of a
1820 function in a temporary fashion.  This will even work on Emacs
1821 primitives, although note that some calls to primitive functions
1822 internal to Emacs are made without going through the symbol's
1823 function cell, and so will not be affected by @code{flet}.  For
1824 example,
1825
1826 @example
1827 (flet ((message (&rest args) (push args saved-msgs)))
1828   (do-something))
1829 @end example
1830
1831 This code attempts to replace the built-in function @code{message}
1832 with a function that simply saves the messages in a list rather
1833 than displaying them.  The original definition of @code{message}
1834 will be restored after @code{do-something} exits.  This code will
1835 work fine on messages generated by other Lisp code, but messages
1836 generated directly inside Emacs will not be caught since they make
1837 direct C-language calls to the message routines rather than going
1838 through the Lisp @code{message} function.
1839
1840 Functions defined by @code{flet} may use the full Common Lisp
1841 argument notation supported by @code{defun*}; also, the function
1842 body is enclosed in an implicit block as if by @code{defun*}.
1843 @xref{Program Structure}.
1844 @end defspec
1845
1846 @defspec labels (bindings@dots{}) forms@dots{}
1847 The @code{labels} form is a synonym for @code{flet}.  (In Common
1848 Lisp, @code{labels} and @code{flet} differ in ways that depend on
1849 their lexical scoping; these distinctions vanish in dynamically
1850 scoped Emacs Lisp.)
1851 @end defspec
1852
1853 @node Macro Bindings, , Function Bindings, Variable Bindings
1854 @subsection Macro Bindings
1855
1856 @noindent
1857 These forms create local macros and ``symbol macros.''
1858
1859 @defspec macrolet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1860 This form is analogous to @code{flet}, but for macros instead of
1861 functions.  Each @var{binding} is a list of the same form as the
1862 arguments to @code{defmacro*} (i.e., a macro name, argument list,
1863 and macro-expander forms).  The macro is defined accordingly for
1864 use within the body of the @code{macrolet}.
1865
1866 Because of the nature of macros, @code{macrolet} is lexically
1867 scoped even in Emacs Lisp:  The @code{macrolet} binding will
1868 affect only calls that appear physically within the body
1869 @var{forms}, possibly after expansion of other macros in the
1870 body.
1871 @end defspec
1872
1873 @defspec symbol-macrolet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1874 This form creates @dfn{symbol macros}, which are macros that look
1875 like variable references rather than function calls.  Each
1876 @var{binding} is a list @samp{(@var{var} @var{expansion})};
1877 any reference to @var{var} within the body @var{forms} is
1878 replaced by @var{expansion}.
1879
1880 @example
1881 (setq bar '(5 . 9))
1882 (symbol-macrolet ((foo (car bar)))
1883   (incf foo))
1884 bar
1885      @result{} (6 . 9)
1886 @end example
1887
1888 A @code{setq} of a symbol macro is treated the same as a @code{setf}.
1889 I.e., @code{(setq foo 4)} in the above would be equivalent to
1890 @code{(setf foo 4)}, which in turn expands to @code{(setf (car bar) 4)}.
1891
1892 Likewise, a @code{let} or @code{let*} binding a symbol macro is
1893 treated like a @code{letf} or @code{letf*}.  This differs from true
1894 Common Lisp, where the rules of lexical scoping cause a @code{let}
1895 binding to shadow a @code{symbol-macrolet} binding.  In this package,
1896 only @code{lexical-let} and @code{lexical-let*} will shadow a symbol
1897 macro.
1898
1899 There is no analogue of @code{defmacro} for symbol macros; all symbol
1900 macros are local.  A typical use of @code{symbol-macrolet} is in the
1901 expansion of another macro:
1902
1903 @example
1904 (defmacro* my-dolist ((x list) &rest body)
1905   (let ((var (gensym)))
1906     (list 'loop 'for var 'on list 'do
1907           (list* 'symbol-macrolet (list (list x (list 'car var)))
1908                  body))))
1909
1910 (setq mylist '(1 2 3 4))
1911 (my-dolist (x mylist) (incf x))
1912 mylist
1913      @result{} (2 3 4 5)
1914 @end example
1915
1916 @noindent
1917 In this example, the @code{my-dolist} macro is similar to @code{dolist}
1918 (@pxref{Iteration}) except that the variable @code{x} becomes a true
1919 reference onto the elements of the list.  The @code{my-dolist} call
1920 shown here expands to
1921
1922 @example
1923 (loop for G1234 on mylist do
1924       (symbol-macrolet ((x (car G1234)))
1925         (incf x)))
1926 @end example
1927
1928 @noindent
1929 which in turn expands to
1930
1931 @example
1932 (loop for G1234 on mylist do (incf (car G1234)))
1933 @end example
1934
1935 @xref{Loop Facility}, for a description of the @code{loop} macro.
1936 This package defines a nonstandard @code{in-ref} loop clause that
1937 works much like @code{my-dolist}.
1938 @end defspec
1939
1940 @node Conditionals, Blocks and Exits, Variable Bindings, Control Structure
1941 @section Conditionals
1942
1943 @noindent
1944 These conditional forms augment Emacs Lisp's simple @code{if},
1945 @code{and}, @code{or}, and @code{cond} forms.
1946
1947 @defspec when test forms@dots{}
1948 This is a variant of @code{if} where there are no ``else'' forms,
1949 and possibly several ``then'' forms.  In particular,
1950
1951 @example
1952 (when @var{test} @var{a} @var{b} @var{c})
1953 @end example
1954
1955 @noindent
1956 is entirely equivalent to
1957
1958 @example
1959 (if @var{test} (progn @var{a} @var{b} @var{c}) nil)
1960 @end example
1961 @end defspec
1962
1963 @defspec unless test forms@dots{}
1964 This is a variant of @code{if} where there are no ``then'' forms,
1965 and possibly several ``else'' forms:
1966
1967 @example
1968 (unless @var{test} @var{a} @var{b} @var{c})
1969 @end example
1970
1971 @noindent
1972 is entirely equivalent to
1973
1974 @example
1975 (when (not @var{test}) @var{a} @var{b} @var{c})
1976 @end example
1977 @end defspec
1978
1979 @defspec case keyform clause@dots{}
1980 This macro evaluates @var{keyform}, then compares it with the key
1981 values listed in the various @var{clause}s.  Whichever clause matches
1982 the key is executed; comparison is done by @code{eql}.  If no clause
1983 matches, the @code{case} form returns @code{nil}.  The clauses are
1984 of the form
1985
1986 @example
1987 (@var{keylist} @var{body-forms}@dots{})
1988 @end example
1989
1990 @noindent
1991 where @var{keylist} is a list of key values.  If there is exactly
1992 one value, and it is not a cons cell or the symbol @code{nil} or
1993 @code{t}, then it can be used by itself as a @var{keylist} without
1994 being enclosed in a list.  All key values in the @code{case} form
1995 must be distinct.  The final clauses may use @code{t} in place of
1996 a @var{keylist} to indicate a default clause that should be taken
1997 if none of the other clauses match.  (The symbol @code{otherwise}
1998 is also recognized in place of @code{t}.  To make a clause that
1999 matches the actual symbol @code{t}, @code{nil}, or @code{otherwise},
2000 enclose the symbol in a list.)
2001
2002 For example, this expression reads a keystroke, then does one of
2003 four things depending on whether it is an @samp{a}, a @samp{b},
2004 a @key{RET} or @key{LFD}, or anything else.
2005
2006 @example
2007 (case (read-char)
2008   (?a (do-a-thing))
2009   (?b (do-b-thing))
2010   ((?\r ?\n) (do-ret-thing))
2011   (t (do-other-thing)))
2012 @end example
2013 @end defspec
2014
2015 @defspec ecase keyform clause@dots{}
2016 This macro is just like @code{case}, except that if the key does
2017 not match any of the clauses, an error is signalled rather than
2018 simply returning @code{nil}.
2019 @end defspec
2020
2021 @defspec typecase keyform clause@dots{}
2022 This macro is a version of @code{case} that checks for types
2023 rather than values.  Each @var{clause} is of the form
2024 @samp{(@var{type} @var{body}...)}.  @xref{Type Predicates},
2025 for a description of type specifiers.  For example,
2026
2027 @example
2028 (typecase x
2029   (integer (munch-integer x))
2030   (float (munch-float x))
2031   (string (munch-integer (string-to-int x)))
2032   (t (munch-anything x)))
2033 @end example
2034
2035 The type specifier @code{t} matches any type of object; the word
2036 @code{otherwise} is also allowed.  To make one clause match any of
2037 several types, use an @code{(or ...)} type specifier.
2038 @end defspec
2039
2040 @defspec etypecase keyform clause@dots{}
2041 This macro is just like @code{typecase}, except that if the key does
2042 not match any of the clauses, an error is signalled rather than
2043 simply returning @code{nil}.
2044 @end defspec
2045
2046 @node Blocks and Exits, Iteration, Conditionals, Control Structure
2047 @section Blocks and Exits
2048
2049 @noindent
2050 Common Lisp @dfn{blocks} provide a non-local exit mechanism very
2051 similar to @code{catch} and @code{throw}, but lexically rather than
2052 dynamically scoped.  This package actually implements @code{block}
2053 in terms of @code{catch}; however, the lexical scoping allows the
2054 optimizing byte-compiler to omit the costly @code{catch} step if the
2055 body of the block does not actually @code{return-from} the block.
2056
2057 @defspec block name forms@dots{}
2058 The @var{forms} are evaluated as if by a @code{progn}.  However,
2059 if any of the @var{forms} execute @code{(return-from @var{name})},
2060 they will jump out and return directly from the @code{block} form.
2061 The @code{block} returns the result of the last @var{form} unless
2062 a @code{return-from} occurs.
2063
2064 The @code{block}/@code{return-from} mechanism is quite similar to
2065 the @code{catch}/@code{throw} mechanism.  The main differences are
2066 that block @var{name}s are unevaluated symbols, rather than forms
2067 (such as quoted symbols) which evaluate to a tag at run-time; and
2068 also that blocks are lexically scoped whereas @code{catch}/@code{throw}
2069 are dynamically scoped.  This means that functions called from the
2070 body of a @code{catch} can also @code{throw} to the @code{catch},
2071 but the @code{return-from} referring to a block name must appear
2072 physically within the @var{forms} that make up the body of the block.
2073 They may not appear within other called functions, although they may
2074 appear within macro expansions or @code{lambda}s in the body.  Block
2075 names and @code{catch} names form independent name-spaces.
2076
2077 In true Common Lisp, @code{defun} and @code{defmacro} surround
2078 the function or expander bodies with implicit blocks with the
2079 same name as the function or macro.  This does not occur in Emacs
2080 Lisp, but this package provides @code{defun*} and @code{defmacro*}
2081 forms which do create the implicit block.
2082
2083 The Common Lisp looping constructs defined by this package,
2084 such as @code{loop} and @code{dolist}, also create implicit blocks
2085 just as in Common Lisp.
2086
2087 Because they are implemented in terms of Emacs Lisp @code{catch}
2088 and @code{throw}, blocks have the same overhead as actual
2089 @code{catch} constructs (roughly two function calls).  However,
2090 Zawinski and Furuseth's optimizing byte compiler (standard in
2091 Emacs 19) will optimize away the @code{catch} if the block does
2092 not in fact contain any @code{return} or @code{return-from} calls
2093 that jump to it.  This means that @code{do} loops and @code{defun*}
2094 functions which don't use @code{return} don't pay the overhead to
2095 support it.
2096 @end defspec
2097
2098 @defspec return-from name [result]
2099 This macro returns from the block named @var{name}, which must be
2100 an (unevaluated) symbol.  If a @var{result} form is specified, it
2101 is evaluated to produce the result returned from the @code{block}.
2102 Otherwise, @code{nil} is returned.
2103 @end defspec
2104
2105 @defspec return [result]
2106 This macro is exactly like @code{(return-from nil @var{result})}.
2107 Common Lisp loops like @code{do} and @code{dolist} implicitly enclose
2108 themselves in @code{nil} blocks.
2109 @end defspec
2110
2111 @node Iteration, Loop Facility, Blocks and Exits, Control Structure
2112 @section Iteration
2113
2114 @noindent
2115 The macros described here provide more sophisticated, high-level
2116 looping constructs to complement Emacs Lisp's basic @code{while}
2117 loop.
2118
2119 @defspec loop forms@dots{}
2120 The @dfn{CL} package supports both the simple, old-style meaning of
2121 @code{loop} and the extremely powerful and flexible feature known as
2122 the @dfn{Loop Facility} or @dfn{Loop Macro}.  This more advanced
2123 facility is discussed in the following section; @pxref{Loop Facility}.
2124 The simple form of @code{loop} is described here.
2125
2126 If @code{loop} is followed by zero or more Lisp expressions,
2127 then @code{(loop @var{exprs}@dots{})} simply creates an infinite
2128 loop executing the expressions over and over.  The loop is
2129 enclosed in an implicit @code{nil} block.  Thus,
2130
2131 @example
2132 (loop (foo)  (if (no-more) (return 72))  (bar))
2133 @end example
2134
2135 @noindent
2136 is exactly equivalent to
2137
2138 @example
2139 (block nil (while t (foo)  (if (no-more) (return 72))  (bar)))
2140 @end example
2141
2142 If any of the expressions are plain symbols, the loop is instead
2143 interpreted as a Loop Macro specification as described later.
2144 (This is not a restriction in practice, since a plain symbol
2145 in the above notation would simply access and throw away the
2146 value of a variable.)
2147 @end defspec
2148
2149 @defspec do (spec@dots{}) (end-test [result@dots{}]) forms@dots{}
2150 This macro creates a general iterative loop.  Each @var{spec} is
2151 of the form
2152
2153 @example
2154 (@var{var} [@var{init} [@var{step}]])
2155 @end example
2156
2157 The loop works as follows:  First, each @var{var} is bound to the
2158 associated @var{init} value as if by a @code{let} form.  Then, in
2159 each iteration of the loop, the @var{end-test} is evaluated; if
2160 true, the loop is finished.  Otherwise, the body @var{forms} are
2161 evaluated, then each @var{var} is set to the associated @var{step}
2162 expression (as if by a @code{psetq} form) and the next iteration
2163 begins.  Once the @var{end-test} becomes true, the @var{result}
2164 forms are evaluated (with the @var{var}s still bound to their
2165 values) to produce the result returned by @code{do}.
2166
2167 The entire @code{do} loop is enclosed in an implicit @code{nil}
2168 block, so that you can use @code{(return)} to break out of the
2169 loop at any time.
2170
2171 If there are no @var{result} forms, the loop returns @code{nil}.
2172 If a given @var{var} has no @var{step} form, it is bound to its
2173 @var{init} value but not otherwise modified during the @code{do}
2174 loop (unless the code explicitly modifies it); this case is just
2175 a shorthand for putting a @code{(let ((@var{var} @var{init})) @dots{})}
2176 around the loop.  If @var{init} is also omitted it defaults to
2177 @code{nil}, and in this case a plain @samp{@var{var}} can be used
2178 in place of @samp{(@var{var})}, again following the analogy with
2179 @code{let}.
2180
2181 This example (from Steele) illustrates a loop which applies the
2182 function @code{f} to successive pairs of values from the lists
2183 @code{foo} and @code{bar}; it is equivalent to the call
2184 @code{(mapcar* 'f foo bar)}.  Note that this loop has no body
2185 @var{forms} at all, performing all its work as side effects of
2186 the rest of the loop.
2187
2188 @example
2189 (do ((x foo (cdr x))
2190      (y bar (cdr y))
2191      (z nil (cons (f (car x) (car y)) z)))
2192   ((or (null x) (null y))
2193    (nreverse z)))
2194 @end example
2195 @end defspec
2196
2197 @defspec do* (spec@dots{}) (end-test [result@dots{}]) forms@dots{}
2198 This is to @code{do} what @code{let*} is to @code{let}.  In
2199 particular, the initial values are bound as if by @code{let*}
2200 rather than @code{let}, and the steps are assigned as if by
2201 @code{setq} rather than @code{psetq}.
2202
2203 Here is another way to write the above loop:
2204
2205 @example
2206 (do* ((xp foo (cdr xp))
2207       (yp bar (cdr yp))
2208       (x (car xp) (car xp))
2209       (y (car yp) (car yp))
2210       z)
2211   ((or (null xp) (null yp))
2212    (nreverse z))
2213   (push (f x y) z))
2214 @end example
2215 @end defspec
2216
2217 @defspec dolist (var list [result]) forms@dots{}
2218 This is a more specialized loop which iterates across the elements
2219 of a list.  @var{list} should evaluate to a list; the body @var{forms}
2220 are executed with @var{var} bound to each element of the list in
2221 turn.  Finally, the @var{result} form (or @code{nil}) is evaluated
2222 with @var{var} bound to @code{nil} to produce the result returned by
2223 the loop.  The loop is surrounded by an implicit @code{nil} block.
2224 @end defspec
2225
2226 @defspec dotimes (var count [result]) forms@dots{}
2227 This is a more specialized loop which iterates a specified number
2228 of times.  The body is executed with @var{var} bound to the integers
2229 from zero (inclusive) to @var{count} (exclusive), in turn.  Then
2230 the @code{result} form is evaluated with @var{var} bound to the total
2231 number of iterations that were done (i.e., @code{(max 0 @var{count})})
2232 to get the return value for the loop form.  The loop is surrounded
2233 by an implicit @code{nil} block.
2234 @end defspec
2235
2236 @defspec do-symbols (var [obarray [result]]) forms@dots{}
2237 This loop iterates over all interned symbols.  If @var{obarray}
2238 is specified and is not @code{nil}, it loops over all symbols in
2239 that obarray.  For each symbol, the body @var{forms} are evaluated
2240 with @var{var} bound to that symbol.  The symbols are visited in
2241 an unspecified order.  Afterward the @var{result} form, if any,
2242 is evaluated (with @var{var} bound to @code{nil}) to get the return
2243 value.  The loop is surrounded by an implicit @code{nil} block.
2244 @end defspec
2245
2246 @defspec do-all-symbols (var [result]) forms@dots{}
2247 This is identical to @code{do-symbols} except that the @var{obarray}
2248 argument is omitted; it always iterates over the default obarray.
2249 @end defspec
2250
2251 @xref{Mapping over Sequences}, for some more functions for
2252 iterating over vectors or lists.
2253
2254 @node Loop Facility, Multiple Values, Iteration, Control Structure
2255 @section Loop Facility
2256
2257 @noindent
2258 A common complaint with Lisp's traditional looping constructs is
2259 that they are either too simple and limited, such as Common Lisp's
2260 @code{dotimes} or Emacs Lisp's @code{while}, or too unreadable and
2261 obscure, like Common Lisp's @code{do} loop.
2262
2263 To remedy this, recent versions of Common Lisp have added a new
2264 construct called the ``Loop Facility'' or ``@code{loop} macro,''
2265 with an easy-to-use but very powerful and expressive syntax.
2266
2267 @menu
2268 * Loop Basics::           `loop' macro, basic clause structure
2269 * Loop Examples::         Working examples of `loop' macro
2270 * For Clauses::           Clauses introduced by `for' or `as'
2271 * Iteration Clauses::     `repeat', `while', `thereis', etc.
2272 * Accumulation Clauses::  `collect', `sum', `maximize', etc.
2273 * Other Clauses::         `with', `if', `initially', `finally'
2274 @end menu
2275
2276 @node Loop Basics, Loop Examples, Loop Facility, Loop Facility
2277 @subsection Loop Basics
2278
2279 @noindent
2280 The @code{loop} macro essentially creates a mini-language within
2281 Lisp that is specially tailored for describing loops.  While this
2282 language is a little strange-looking by the standards of regular Lisp,
2283 it turns out to be very easy to learn and well-suited to its purpose.
2284
2285 Since @code{loop} is a macro, all parsing of the loop language
2286 takes place at byte-compile time; compiled @code{loop}s are just
2287 as efficient as the equivalent @code{while} loops written longhand.
2288
2289 @defspec loop clauses@dots{}
2290 A loop construct consists of a series of @var{clause}s, each
2291 introduced by a symbol like @code{for} or @code{do}.  Clauses
2292 are simply strung together in the argument list of @code{loop},
2293 with minimal extra parentheses.  The various types of clauses
2294 specify initializations, such as the binding of temporary
2295 variables, actions to be taken in the loop, stepping actions,
2296 and final cleanup.
2297
2298 Common Lisp specifies a certain general order of clauses in a
2299 loop:
2300
2301 @example
2302 (loop @var{name-clause}
2303       @var{var-clauses}@dots{}
2304       @var{action-clauses}@dots{})
2305 @end example
2306
2307 The @var{name-clause} optionally gives a name to the implicit
2308 block that surrounds the loop.  By default, the implicit block
2309 is named @code{nil}.  The @var{var-clauses} specify what
2310 variables should be bound during the loop, and how they should
2311 be modified or iterated throughout the course of the loop.  The
2312 @var{action-clauses} are things to be done during the loop, such
2313 as computing, collecting, and returning values.
2314
2315 The Emacs version of the @code{loop} macro is less restrictive about
2316 the order of clauses, but things will behave most predictably if
2317 you put the variable-binding clauses @code{with}, @code{for}, and
2318 @code{repeat} before the action clauses.  As in Common Lisp,
2319 @code{initially} and @code{finally} clauses can go anywhere.
2320
2321 Loops generally return @code{nil} by default, but you can cause
2322 them to return a value by using an accumulation clause like
2323 @code{collect}, an end-test clause like @code{always}, or an
2324 explicit @code{return} clause to jump out of the implicit block.
2325 (Because the loop body is enclosed in an implicit block, you can
2326 also use regular Lisp @code{return} or @code{return-from} to
2327 break out of the loop.)
2328 @end defspec
2329
2330 The following sections give some examples of the Loop Macro in
2331 action, and describe the particular loop clauses in great detail.
2332 Consult the second edition of Steele's @dfn{Common Lisp, the Language},
2333 for additional discussion and examples of the @code{loop} macro.
2334
2335 @node Loop Examples, For Clauses, Loop Basics, Loop Facility
2336 @subsection Loop Examples
2337
2338 @noindent
2339 Before listing the full set of clauses that are allowed, let's
2340 look at a few example loops just to get a feel for the @code{loop}
2341 language.
2342
2343 @example
2344 (loop for buf in (buffer-list)
2345       collect (buffer-file-name buf))
2346 @end example
2347
2348 @noindent
2349 This loop iterates over all Emacs buffers, using the list
2350 returned by @code{buffer-list}.  For each buffer @code{buf},
2351 it calls @code{buffer-file-name} and collects the results into
2352 a list, which is then returned from the @code{loop} construct.
2353 The result is a list of the file names of all the buffers in
2354 Emacs' memory.  The words @code{for}, @code{in}, and @code{collect}
2355 are reserved words in the @code{loop} language.
2356
2357 @example
2358 (loop repeat 20 do (insert "Yowsa\n"))
2359 @end example
2360
2361 @noindent
2362 This loop inserts the phrase ``Yowsa'' twenty times in the
2363 current buffer.
2364
2365 @example
2366 (loop until (eobp) do (munch-line) (forward-line 1))
2367 @end example
2368
2369 @noindent
2370 This loop calls @code{munch-line} on every line until the end
2371 of the buffer.  If point is already at the end of the buffer,
2372 the loop exits immediately.
2373
2374 @example
2375 (loop do (munch-line) until (eobp) do (forward-line 1))
2376 @end example
2377
2378 @noindent
2379 This loop is similar to the above one, except that @code{munch-line}
2380 is always called at least once.
2381
2382 @example
2383 (loop for x from 1 to 100
2384       for y = (* x x)
2385       until (>= y 729)
2386       finally return (list x (= y 729)))
2387 @end example
2388
2389 @noindent
2390 This more complicated loop searches for a number @code{x} whose
2391 square is 729.  For safety's sake it only examines @code{x}
2392 values up to 100; dropping the phrase @samp{to 100} would
2393 cause the loop to count upwards with no limit.  The second
2394 @code{for} clause defines @code{y} to be the square of @code{x}
2395 within the loop; the expression after the @code{=} sign is
2396 reevaluated each time through the loop.  The @code{until}
2397 clause gives a condition for terminating the loop, and the
2398 @code{finally} clause says what to do when the loop finishes.
2399 (This particular example was written less concisely than it
2400 could have been, just for the sake of illustration.)
2401
2402 Note that even though this loop contains three clauses (two
2403 @code{for}s and an @code{until}) that would have been enough to
2404 define loops all by themselves, it still creates a single loop
2405 rather than some sort of triple-nested loop.  You must explicitly
2406 nest your @code{loop} constructs if you want nested loops.
2407
2408 @node For Clauses, Iteration Clauses, Loop Examples, Loop Facility
2409 @subsection For Clauses
2410
2411 @noindent
2412 Most loops are governed by one or more @code{for} clauses.
2413 A @code{for} clause simultaneously describes variables to be
2414 bound, how those variables are to be stepped during the loop,
2415 and usually an end condition based on those variables.
2416
2417 The word @code{as} is a synonym for the word @code{for}.  This
2418 word is followed by a variable name, then a word like @code{from}
2419 or @code{across} that describes the kind of iteration desired.
2420 In Common Lisp, the phrase @code{being the} sometimes precedes
2421 the type of iteration; in this package both @code{being} and
2422 @code{the} are optional.  The word @code{each} is a synonym
2423 for @code{the}, and the word that follows it may be singular
2424 or plural:  @samp{for x being the elements of y} or
2425 @samp{for x being each element of y}.  Which form you use
2426 is purely a matter of style.
2427
2428 The variable is bound around the loop as if by @code{let}:
2429
2430 @example
2431 (setq i 'happy)
2432 (loop for i from 1 to 10 do (do-something-with i))
2433 i
2434      @result{} happy
2435 @end example
2436
2437 @table @code
2438 @item for @var{var} from @var{expr1} to @var{expr2} by @var{expr3}
2439 This type of @code{for} clause creates a counting loop.  Each of
2440 the three sub-terms is optional, though there must be at least one
2441 term so that the clause is marked as a counting clause.
2442
2443 The three expressions are the starting value, the ending value, and
2444 the step value, respectively, of the variable.  The loop counts
2445 upwards by default (@var{expr3} must be positive), from @var{expr1}
2446 to @var{expr2} inclusively.  If you omit the @code{from} term, the
2447 loop counts from zero; if you omit the @code{to} term, the loop
2448 counts forever without stopping (unless stopped by some other
2449 loop clause, of course); if you omit the @code{by} term, the loop
2450 counts in steps of one.
2451
2452 You can replace the word @code{from} with @code{upfrom} or
2453 @code{downfrom} to indicate the direction of the loop.  Likewise,
2454 you can replace @code{to} with @code{upto} or @code{downto}.
2455 For example, @samp{for x from 5 downto 1} executes five times
2456 with @code{x} taking on the integers from 5 down to 1 in turn.
2457 Also, you can replace @code{to} with @code{below} or @code{above},
2458 which are like @code{upto} and @code{downto} respectively except
2459 that they are exclusive rather than inclusive limits:
2460
2461 @example
2462 (loop for x to 10 collect x)
2463      @result{} (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)
2464 (loop for x below 10 collect x)
2465      @result{} (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)
2466 @end example
2467
2468 The @code{by} value is always positive, even for downward-counting
2469 loops.  Some sort of @code{from} value is required for downward
2470 loops; @samp{for x downto 5} is not a legal loop clause all by
2471 itself.
2472
2473 @item for @var{var} in @var{list} by @var{function}
2474 This clause iterates @var{var} over all the elements of @var{list},
2475 in turn.  If you specify the @code{by} term, then @var{function}
2476 is used to traverse the list instead of @code{cdr}; it must be a
2477 function taking one argument.  For example:
2478
2479 @example
2480 (loop for x in '(1 2 3 4 5 6) collect (* x x))
2481      @result{} (1 4 9 16 25 36)
2482 (loop for x in '(1 2 3 4 5 6) by 'cddr collect (* x x))
2483      @result{} (1 9 25)
2484 @end example
2485
2486 @item for @var{var} on @var{list} by @var{function}
2487 This clause iterates @var{var} over all the cons cells of @var{list}.
2488
2489 @example
2490 (loop for x on '(1 2 3 4) collect x)
2491      @result{} ((1 2 3 4) (2 3 4) (3 4) (4))
2492 @end example
2493
2494 With @code{by}, there is no real reason that the @code{on} expression
2495 must be a list.  For example:
2496
2497 @example
2498 (loop for x on first-animal by 'next-animal collect x)
2499 @end example
2500
2501 @noindent
2502 where @code{(next-animal x)} takes an ``animal'' @var{x} and returns
2503 the next in the (assumed) sequence of animals, or @code{nil} if
2504 @var{x} was the last animal in the sequence.
2505
2506 @item for @var{var} in-ref @var{list} by @var{function}
2507 This is like a regular @code{in} clause, but @var{var} becomes
2508 a @code{setf}-able ``reference'' onto the elements of the list
2509 rather than just a temporary variable.  For example,
2510
2511 @example
2512 (loop for x in-ref my-list do (incf x))
2513 @end example
2514
2515 @noindent
2516 increments every element of @code{my-list} in place.  This clause
2517 is an extension to standard Common Lisp.
2518
2519 @item for @var{var} across @var{array}
2520 This clause iterates @var{var} over all the elements of @var{array},
2521 which may be a vector or a string.
2522
2523 @example
2524 (loop for x across "aeiou"
2525       do (use-vowel (char-to-string x)))
2526 @end example
2527
2528 @item for @var{var} across-ref @var{array}
2529 This clause iterates over an array, with @var{var} a @code{setf}-able
2530 reference onto the elements; see @code{in-ref} above.
2531
2532 @item for @var{var} being the elements of @var{sequence}
2533 This clause iterates over the elements of @var{sequence}, which may
2534 be a list, vector, or string.  Since the type must be determined
2535 at run-time, this is somewhat less efficient than @code{in} or
2536 @code{across}.  The clause may be followed by the additional term
2537 @samp{using (index @var{var2})} to cause @var{var2} to be bound to
2538 the successive indices (starting at 0) of the elements.
2539
2540 This clause type is taken from older versions of the @code{loop} macro,
2541 and is not present in modern Common Lisp.  The @samp{using (sequence ...)}
2542 term of the older macros is not supported.
2543
2544 @item for @var{var} being the elements of-ref @var{sequence}
2545 This clause iterates over a sequence, with @var{var} a @code{setf}-able
2546 reference onto the elements; see @code{in-ref} above.
2547
2548 @item for @var{var} being the symbols [of @var{obarray}]
2549 This clause iterates over symbols, either over all interned symbols
2550 or over all symbols in @var{obarray}.  The loop is executed with
2551 @var{var} bound to each symbol in turn.  The symbols are visited in
2552 an unspecified order.
2553
2554 As an example,
2555
2556 @example
2557 (loop for sym being the symbols
2558       when (fboundp sym)
2559       when (string-match "^map" (symbol-name sym))
2560       collect sym)
2561 @end example
2562
2563 @noindent
2564 returns a list of all the functions whose names begin with @samp{map}.
2565
2566 The Common Lisp words @code{external-symbols} and @code{present-symbols}
2567 are also recognized but are equivalent to @code{symbols} in Emacs Lisp.
2568
2569 Due to a minor implementation restriction, it will not work to have
2570 more than one @code{for} clause iterating over symbols, hash tables,
2571 keymaps, overlays, or intervals in a given @code{loop}.  Fortunately,
2572 it would rarely if ever be useful to do so.  It @emph{is} legal to mix
2573 one of these types of clauses with other clauses like @code{for ... to}
2574 or @code{while}.
2575
2576 @item for @var{var} being the hash-keys of @var{hash-table}
2577 This clause iterates over the entries in @var{hash-table}.  For each
2578 hash table entry, @var{var} is bound to the entry's key.  If you write
2579 @samp{the hash-values} instead, @var{var} is bound to the values
2580 of the entries.  The clause may be followed by the additional
2581 term @samp{using (hash-values @var{var2})} (where @code{hash-values}
2582 is the opposite word of the word following @code{the}) to cause
2583 @var{var} and @var{var2} to be bound to the two parts of each
2584 hash table entry.
2585
2586 @item for @var{var} being the key-codes of @var{keymap}
2587 This clause iterates over the entries in @var{keymap}.  In GNU Emacs
2588 18 and 19, keymaps are either alists or vectors, and key-codes are
2589 integers or symbols.  In Lucid Emacs 19, keymaps are a special new
2590 data type, and key-codes are symbols or lists of symbols.  The
2591 iteration does not enter nested keymaps or inherited (parent) keymaps.
2592 You can use @samp{the key-bindings} to access the commands bound to
2593 the keys rather than the key codes, and you can add a @code{using}
2594 clause to access both the codes and the bindings together.
2595
2596 @item for @var{var} being the key-seqs of @var{keymap}
2597 This clause iterates over all key sequences defined by @var{keymap}
2598 and its nested keymaps, where @var{var} takes on values which are
2599 strings in Emacs 18 or vectors in Emacs 19.  The strings or vectors
2600 are reused for each iteration, so you must copy them if you wish to keep
2601 them permanently.  You can add a @samp{using (key-bindings ...)}
2602 clause to get the command bindings as well.
2603
2604 @item for @var{var} being the overlays [of @var{buffer}] @dots{}
2605 This clause iterates over the Emacs 19 ``overlays'' or Lucid
2606 Emacs ``extents'' of a buffer (the clause @code{extents} is synonymous
2607 with @code{overlays}).  Under Emacs 18, this clause iterates zero
2608 times.  If the @code{of} term is omitted, the current buffer is used.
2609 This clause also accepts optional @samp{from @var{pos}} and
2610 @samp{to @var{pos}} terms, limiting the clause to overlays which
2611 overlap the specified region.
2612
2613 @item for @var{var} being the intervals [of @var{buffer}] @dots{}
2614 This clause iterates over all intervals of a buffer with constant
2615 text properties.  The variable @var{var} will be bound to conses
2616 of start and end positions, where one start position is always equal
2617 to the previous end position.  The clause allows @code{of},
2618 @code{from}, @code{to}, and @code{property} terms, where the latter
2619 term restricts the search to just the specified property.  The
2620 @code{of} term may specify either a buffer or a string.  This
2621 clause is useful only in GNU Emacs 19; in other versions, all
2622 buffers and strings consist of a single interval.
2623
2624 @item for @var{var} being the frames
2625 This clause iterates over all frames, i.e., X window system windows
2626 open on Emacs files.  This clause works only under Emacs 19.  The
2627 clause @code{screens} is a synonym for @code{frames}.  The frames
2628 are visited in @code{next-frame} order starting from
2629 @code{selected-frame}.
2630
2631 @item for @var{var} being the windows [of @var{frame}]
2632 This clause iterates over the windows (in the Emacs sense) of
2633 the current frame, or of the specified @var{frame}.  (In Emacs 18
2634 there is only ever one frame, and the @code{of} term is not
2635 allowed there.)
2636
2637 @item for @var{var} being the buffers
2638 This clause iterates over all buffers in Emacs.  It is equivalent
2639 to @samp{for @var{var} in (buffer-list)}.
2640
2641 @item for @var{var} = @var{expr1} then @var{expr2}
2642 This clause does a general iteration.  The first time through
2643 the loop, @var{var} will be bound to @var{expr1}.  On the second
2644 and successive iterations it will be set by evaluating @var{expr2}
2645 (which may refer to the old value of @var{var}).  For example,
2646 these two loops are effectively the same:
2647
2648 @example
2649 (loop for x on my-list by 'cddr do ...)
2650 (loop for x = my-list then (cddr x) while x do ...)
2651 @end example
2652
2653 Note that this type of @code{for} clause does not imply any sort
2654 of terminating condition; the above example combines it with a
2655 @code{while} clause to tell when to end the loop.
2656
2657 If you omit the @code{then} term, @var{expr1} is used both for
2658 the initial setting and for successive settings:
2659
2660 @example
2661 (loop for x = (random) when (> x 0) return x)
2662 @end example
2663
2664 @noindent
2665 This loop keeps taking random numbers from the @code{(random)}
2666 function until it gets a positive one, which it then returns.
2667 @end table
2668
2669 If you include several @code{for} clauses in a row, they are
2670 treated sequentially (as if by @code{let*} and @code{setq}).
2671 You can instead use the word @code{and} to link the clauses,
2672 in which case they are processed in parallel (as if by @code{let}
2673 and @code{psetq}).
2674
2675 @example
2676 (loop for x below 5 for y = nil then x collect (list x y))
2677      @result{} ((0 nil) (1 1) (2 2) (3 3) (4 4))
2678 (loop for x below 5 and y = nil then x collect (list x y))
2679      @result{} ((0 nil) (1 0) (2 1) (3 2) (4 3))
2680 @end example
2681
2682 @noindent
2683 In the first loop, @code{y} is set based on the value of @code{x}
2684 that was just set by the previous clause; in the second loop,
2685 @code{x} and @code{y} are set simultaneously so @code{y} is set
2686 based on the value of @code{x} left over from the previous time
2687 through the loop.
2688
2689 Another feature of the @code{loop} macro is @dfn{destructuring},
2690 similar in concept to the destructuring provided by @code{defmacro}.
2691 The @var{var} part of any @code{for} clause can be given as a list
2692 of variables instead of a single variable.  The values produced
2693 during loop execution must be lists; the values in the lists are
2694 stored in the corresponding variables.
2695
2696 @example
2697 (loop for (x y) in '((2 3) (4 5) (6 7)) collect (+ x y))
2698      @result{} (5 9 13)
2699 @end example
2700
2701 In loop destructuring, if there are more values than variables
2702 the trailing values are ignored, and if there are more variables
2703 than values the trailing variables get the value @code{nil}.
2704 If @code{nil} is used as a variable name, the corresponding
2705 values are ignored.  Destructuring may be nested, and dotted
2706 lists of variables like @code{(x . y)} are allowed.
2707
2708 @node Iteration Clauses, Accumulation Clauses, For Clauses, Loop Facility
2709 @subsection Iteration Clauses
2710
2711 @noindent
2712 Aside from @code{for} clauses, there are several other loop clauses
2713 that control the way the loop operates.  They might be used by
2714 themselves, or in conjunction with one or more @code{for} clauses.
2715
2716 @table @code
2717 @item repeat @var{integer}
2718 This clause simply counts up to the specified number using an
2719 internal temporary variable.  The loops
2720
2721 @example
2722 (loop repeat n do ...)
2723 (loop for temp to n do ...)
2724 @end example
2725
2726 @noindent
2727 are identical except that the second one forces you to choose
2728 a name for a variable you aren't actually going to use.
2729
2730 @item while @var{condition}
2731 This clause stops the loop when the specified condition (any Lisp
2732 expression) becomes @code{nil}.  For example, the following two
2733 loops are equivalent, except for the implicit @code{nil} block
2734 that surrounds the second one:
2735
2736 @example
2737 (while @var{cond} @var{forms}@dots{})
2738 (loop while @var{cond} do @var{forms}@dots{})
2739 @end example
2740
2741 @item until @var{condition}
2742 This clause stops the loop when the specified condition is true,
2743 i.e., non-@code{nil}.
2744
2745 @item always @var{condition}
2746 This clause stops the loop when the specified condition is @code{nil}.
2747 Unlike @code{while}, it stops the loop using @code{return nil} so that
2748 the @code{finally} clauses are not executed.  If all the conditions
2749 were non-@code{nil}, the loop returns @code{t}:
2750
2751 @example
2752 (if (loop for size in size-list always (> size 10))
2753     (some-big-sizes)
2754   (no-big-sizes))
2755 @end example
2756
2757 @item never @var{condition}
2758 This clause is like @code{always}, except that the loop returns
2759 @code{t} if any conditions were false, or @code{nil} otherwise.
2760
2761 @item thereis @var{condition}
2762 This clause stops the loop when the specified form is non-@code{nil};
2763 in this case, it returns that non-@code{nil} value.  If all the
2764 values were @code{nil}, the loop returns @code{nil}.
2765 @end table
2766
2767 @node Accumulation Clauses, Other Clauses, Iteration Clauses, Loop Facility
2768 @subsection Accumulation Clauses
2769
2770 @noindent
2771 These clauses cause the loop to accumulate information about the
2772 specified Lisp @var{form}.  The accumulated result is returned
2773 from the loop unless overridden, say, by a @code{return} clause.
2774
2775 @table @code
2776 @item collect @var{form}
2777 This clause collects the values of @var{form} into a list.  Several
2778 examples of @code{collect} appear elsewhere in this manual.
2779
2780 The word @code{collecting} is a synonym for @code{collect}, and
2781 likewise for the other accumulation clauses.
2782
2783 @item append @var{form}
2784 This clause collects lists of values into a result list using
2785 @code{append}.
2786
2787 @item nconc @var{form}
2788 This clause collects lists of values into a result list by
2789 destructively modifying the lists rather than copying them.
2790
2791 @item concat @var{form}
2792 This clause concatenates the values of the specified @var{form}
2793 into a string.  (It and the following clause are extensions to
2794 standard Common Lisp.)
2795
2796 @item vconcat @var{form}
2797 This clause concatenates the values of the specified @var{form}
2798 into a vector.
2799
2800 @item count @var{form}
2801 This clause counts the number of times the specified @var{form}
2802 evaluates to a non-@code{nil} value.
2803
2804 @item sum @var{form}
2805 This clause accumulates the sum of the values of the specified
2806 @var{form}, which must evaluate to a number.
2807
2808 @item maximize @var{form}
2809 This clause accumulates the maximum value of the specified @var{form},
2810 which must evaluate to a number.  The return value is undefined if
2811 @code{maximize} is executed zero times.
2812
2813 @item minimize @var{form}
2814 This clause accumulates the minimum value of the specified @var{form}.
2815 @end table
2816
2817 Accumulation clauses can be followed by @samp{into @var{var}} to
2818 cause the data to be collected into variable @var{var} (which is
2819 automatically @code{let}-bound during the loop) rather than an
2820 unnamed temporary variable.  Also, @code{into} accumulations do
2821 not automatically imply a return value.  The loop must use some
2822 explicit mechanism, such as @code{finally return}, to return
2823 the accumulated result.
2824
2825 It is legal for several accumulation clauses of the same type to
2826 accumulate into the same place.  From Steele:
2827
2828 @example
2829 (loop for name in '(fred sue alice joe june)
2830       for kids in '((bob ken) () () (kris sunshine) ())
2831       collect name
2832       append kids)
2833      @result{} (fred bob ken sue alice joe kris sunshine june)
2834 @end example
2835
2836 @node Other Clauses, , Accumulation Clauses, Loop Facility
2837 @subsection Other Clauses
2838
2839 @noindent
2840 This section describes the remaining loop clauses.
2841
2842 @table @code
2843 @item with @var{var} = @var{value}
2844 This clause binds a variable to a value around the loop, but
2845 otherwise leaves the variable alone during the loop.  The following
2846 loops are basically equivalent:
2847
2848 @example
2849 (loop with x = 17 do ...)
2850 (let ((x 17)) (loop do ...))
2851 (loop for x = 17 then x do ...)
2852 @end example
2853
2854 Naturally, the variable @var{var} might be used for some purpose
2855 in the rest of the loop.  For example:
2856
2857 @example
2858 (loop for x in my-list  with res = nil  do (push x res)
2859       finally return res)
2860 @end example
2861
2862 This loop inserts the elements of @code{my-list} at the front of
2863 a new list being accumulated in @code{res}, then returns the
2864 list @code{res} at the end of the loop.  The effect is similar
2865 to that of a @code{collect} clause, but the list gets reversed
2866 by virtue of the fact that elements are being pushed onto the
2867 front of @code{res} rather than the end.
2868
2869 If you omit the @code{=} term, the variable is initialized to
2870 @code{nil}.  (Thus the @samp{= nil} in the above example is
2871 unnecessary.)
2872
2873 Bindings made by @code{with} are sequential by default, as if
2874 by @code{let*}.  Just like @code{for} clauses, @code{with} clauses
2875 can be linked with @code{and} to cause the bindings to be made by
2876 @code{let} instead.
2877
2878 @item if @var{condition} @var{clause}
2879 This clause executes the following loop clause only if the specified
2880 condition is true.  The following @var{clause} should be an accumulation,
2881 @code{do}, @code{return}, @code{if}, or @code{unless} clause.
2882 Several clauses may be linked by separating them with @code{and}.
2883 These clauses may be followed by @code{else} and a clause or clauses
2884 to execute if the condition was false.  The whole construct may
2885 optionally be followed by the word @code{end} (which may be used to
2886 disambiguate an @code{else} or @code{and} in a nested @code{if}).
2887
2888 The actual non-@code{nil} value of the condition form is available
2889 by the name @code{it} in the ``then'' part.  For example:
2890
2891 @example
2892 (setq funny-numbers '(6 13 -1))
2893      @result{} (6 13 -1)
2894 (loop for x below 10
2895       if (oddp x)
2896         collect x into odds
2897         and if (memq x funny-numbers) return (cdr it) end
2898       else
2899         collect x into evens
2900       finally return (vector odds evens))
2901      @result{} [(1 3 5 7 9) (0 2 4 6 8)]
2902 (setq funny-numbers '(6 7 13 -1))
2903      @result{} (6 7 13 -1)
2904 (loop <@r{same thing again}>)
2905      @result{} (13 -1)
2906 @end example
2907
2908 Note the use of @code{and} to put two clauses into the ``then''
2909 part, one of which is itself an @code{if} clause.  Note also that
2910 @code{end}, while normally optional, was necessary here to make
2911 it clear that the @code{else} refers to the outermost @code{if}
2912 clause.  In the first case, the loop returns a vector of lists
2913 of the odd and even values of @var{x}.  In the second case, the
2914 odd number 7 is one of the @code{funny-numbers} so the loop
2915 returns early; the actual returned value is based on the result
2916 of the @code{memq} call.
2917
2918 @item when @var{condition} @var{clause}
2919 This clause is just a synonym for @code{if}.
2920
2921 @item unless @var{condition} @var{clause}
2922 The @code{unless} clause is just like @code{if} except that the
2923 sense of the condition is reversed.
2924
2925 @item named @var{name}
2926 This clause gives a name other than @code{nil} to the implicit
2927 block surrounding the loop.  The @var{name} is the symbol to be
2928 used as the block name.
2929
2930 @item initially [do] @var{forms}...
2931 This keyword introduces one or more Lisp forms which will be
2932 executed before the loop itself begins (but after any variables
2933 requested by @code{for} or @code{with} have been bound to their
2934 initial values).  @code{initially} clauses can appear anywhere;
2935 if there are several, they are executed in the order they appear
2936 in the loop.  The keyword @code{do} is optional.
2937
2938 @item finally [do] @var{forms}...
2939 This introduces Lisp forms which will be executed after the loop
2940 finishes (say, on request of a @code{for} or @code{while}).
2941 @code{initially} and @code{finally} clauses may appear anywhere
2942 in the loop construct, but they are executed (in the specified
2943 order) at the beginning or end, respectively, of the loop.
2944
2945 @item finally return @var{form}
2946 This says that @var{form} should be executed after the loop
2947 is done to obtain a return value.  (Without this, or some other
2948 clause like @code{collect} or @code{return}, the loop will simply
2949 return @code{nil}.)  Variables bound by @code{for}, @code{with},
2950 or @code{into} will still contain their final values when @var{form}
2951 is executed.
2952
2953 @item do @var{forms}...
2954 The word @code{do} may be followed by any number of Lisp expressions
2955 which are executed as an implicit @code{progn} in the body of the
2956 loop.  Many of the examples in this section illustrate the use of
2957 @code{do}.
2958
2959 @item return @var{form}
2960 This clause causes the loop to return immediately.  The following
2961 Lisp form is evaluated to give the return value of the @code{loop}
2962 form.  The @code{finally} clauses, if any, are not executed.
2963 Of course, @code{return} is generally used inside an @code{if} or
2964 @code{unless}, as its use in a top-level loop clause would mean
2965 the loop would never get to ``loop'' more than once.
2966
2967 The clause @samp{return @var{form}} is equivalent to
2968 @samp{do (return @var{form})} (or @code{return-from} if the loop
2969 was named).  The @code{return} clause is implemented a bit more
2970 efficiently, though.
2971 @end table
2972
2973 While there is no high-level way to add user extensions to @code{loop}
2974 (comparable to @code{defsetf} for @code{setf}, say), this package
2975 does offer two properties called @code{cl-loop-handler} and
2976 @code{cl-loop-for-handler} which are functions to be called when
2977 a given symbol is encountered as a top-level loop clause or
2978 @code{for} clause, respectively.  Consult the source code in
2979 file @file{cl-macs.el} for details.
2980
2981 This package's @code{loop} macro is compatible with that of Common
2982 Lisp, except that a few features are not implemented:  @code{loop-finish}
2983 and data-type specifiers.  Naturally, the @code{for} clauses which
2984 iterate over keymaps, overlays, intervals, frames, windows, and
2985 buffers are Emacs-specific extensions.
2986
2987 @node Multiple Values, , Loop Facility, Control Structure
2988 @section Multiple Values
2989
2990 @noindent
2991 Common Lisp functions can return zero or more results.  Emacs Lisp
2992 functions, by contrast, always return exactly one result.  This
2993 package makes no attempt to emulate Common Lisp multiple return
2994 values; Emacs versions of Common Lisp functions that return more
2995 than one value either return just the first value (as in
2996 @code{compiler-macroexpand}) or return a list of values (as in
2997 @code{get-setf-method}).  This package @emph{does} define placeholders
2998 for the Common Lisp functions that work with multiple values, but
2999 in Emacs Lisp these functions simply operate on lists instead.
3000 The @code{values} form, for example, is a synonym for @code{list}
3001 in Emacs.
3002
3003 @defspec multiple-value-bind (var@dots{}) values-form forms@dots{}
3004 This form evaluates @var{values-form}, which must return a list of
3005 values.  It then binds the @var{var}s to these respective values,
3006 as if by @code{let}, and then executes the body @var{forms}.
3007 If there are more @var{var}s than values, the extra @var{var}s
3008 are bound to @code{nil}.  If there are fewer @var{var}s than
3009 values, the excess values are ignored.
3010 @end defspec
3011
3012 @defspec multiple-value-setq (var@dots{}) form
3013 This form evaluates @var{form}, which must return a list of values.
3014 It then sets the @var{var}s to these respective values, as if by
3015 @code{setq}.  Extra @var{var}s or values are treated the same as
3016 in @code{multiple-value-bind}.
3017 @end defspec
3018
3019 The older Quiroz package attempted a more faithful (but still
3020 imperfect) emulation of Common Lisp multiple values.  The old
3021 method ``usually'' simulated true multiple values quite well,
3022 but under certain circumstances would leave spurious return
3023 values in memory where a later, unrelated @code{multiple-value-bind}
3024 form would see them.
3025
3026 Since a perfect emulation is not feasible in Emacs Lisp, this
3027 package opts to keep it as simple and predictable as possible.
3028
3029 @node Macros, Declarations, Control Structure, Top
3030 @chapter Macros
3031
3032 @noindent
3033 This package implements the various Common Lisp features of
3034 @code{defmacro}, such as destructuring, @code{&environment},
3035 and @code{&body}.  Top-level @code{&whole} is not implemented
3036 for @code{defmacro} due to technical difficulties.
3037 @xref{Argument Lists}.
3038
3039 Destructuring is made available to the user by way of the
3040 following macro:
3041
3042 @defspec destructuring-bind arglist expr forms@dots{}
3043 This macro expands to code which executes @var{forms}, with
3044 the variables in @var{arglist} bound to the list of values
3045 returned by @var{expr}.  The @var{arglist} can include all
3046 the features allowed for @code{defmacro} argument lists,
3047 including destructuring.  (The @code{&environment} keyword
3048 is not allowed.)  The macro expansion will signal an error
3049 if @var{expr} returns a list of the wrong number of arguments
3050 or with incorrect keyword arguments.
3051 @end defspec
3052
3053 This package also includes the Common Lisp @code{define-compiler-macro}
3054 facility, which allows you to define compile-time expansions and
3055 optimizations for your functions.
3056
3057 @defspec define-compiler-macro name arglist forms@dots{}
3058 This form is similar to @code{defmacro}, except that it only expands
3059 calls to @var{name} at compile-time; calls processed by the Lisp
3060 interpreter are not expanded, nor are they expanded by the
3061 @code{macroexpand} function.
3062
3063 The argument list may begin with a @code{&whole} keyword and a
3064 variable.  This variable is bound to the macro-call form itself,
3065 i.e., to a list of the form @samp{(@var{name} @var{args}@dots{})}.
3066 If the macro expander returns this form unchanged, then the
3067 compiler treats it as a normal function call.  This allows
3068 compiler macros to work as optimizers for special cases of a
3069 function, leaving complicated cases alone.
3070
3071 For example, here is a simplified version of a definition that
3072 appears as a standard part of this package:
3073
3074 @example
3075 (define-compiler-macro member* (&whole form a list &rest keys)
3076   (if (and (null keys)
3077            (eq (car-safe a) 'quote)
3078            (not (floatp-safe (cadr a))))
3079       (list 'memq a list)
3080     form))
3081 @end example
3082
3083 @noindent
3084 This definition causes @code{(member* @var{a} @var{list})} to change
3085 to a call to the faster @code{memq} in the common case where @var{a}
3086 is a non-floating-point constant; if @var{a} is anything else, or
3087 if there are any keyword arguments in the call, then the original
3088 @code{member*} call is left intact.  (The actual compiler macro
3089 for @code{member*} optimizes a number of other cases, including
3090 common @code{:test} predicates.)
3091 @end defspec
3092
3093 @defun compiler-macroexpand form
3094 This function is analogous to @code{macroexpand}, except that it
3095 expands compiler macros rather than regular macros.  It returns
3096 @var{form} unchanged if it is not a call to a function for which
3097 a compiler macro has been defined, or if that compiler macro
3098 decided to punt by returning its @code{&whole} argument.  Like
3099 @code{macroexpand}, it expands repeatedly until it reaches a form
3100 for which no further expansion is possible.
3101 @end defun
3102
3103 @xref{Macro Bindings}, for descriptions of the @code{macrolet}
3104 and @code{symbol-macrolet} forms for making ``local'' macro
3105 definitions.
3106
3107 @node Declarations, Symbols, Macros, Top
3108 @chapter Declarations
3109
3110 @noindent
3111 Common Lisp includes a complex and powerful ``declaration''
3112 mechanism that allows you to give the compiler special hints
3113 about the types of data that will be stored in particular variables,
3114 and about the ways those variables and functions will be used.  This
3115 package defines versions of all the Common Lisp declaration forms:
3116 @code{declare}, @code{locally}, @code{proclaim}, @code{declaim},
3117 and @code{the}.
3118
3119 Most of the Common Lisp declarations are not currently useful in
3120 Emacs Lisp, as the byte-code system provides little opportunity
3121 to benefit from type information, and @code{special} declarations
3122 are redundant in a fully dynamically-scoped Lisp.  A few
3123 declarations are meaningful when the optimizing Emacs 19 byte
3124 compiler is being used, however.  Under the earlier non-optimizing
3125 compiler, these declarations will effectively be ignored.
3126
3127 @defun proclaim decl-spec
3128 This function records a ``global'' declaration specified by
3129 @var{decl-spec}.  Since @code{proclaim} is a function, @var{decl-spec}
3130 is evaluated and thus should normally be quoted.
3131 @end defun
3132
3133 @defspec declaim decl-specs@dots{}
3134 This macro is like @code{proclaim}, except that it takes any number
3135 of @var{decl-spec} arguments, and the arguments are unevaluated and
3136 unquoted.  The @code{declaim} macro also puts an @code{(eval-when
3137 (compile load eval) ...)} around the declarations so that they will
3138 be registered at compile-time as well as at run-time.  (This is vital,
3139 since normally the declarations are meant to influence the way the
3140 compiler treats the rest of the file that contains the @code{declaim}
3141 form.)
3142 @end defspec
3143
3144 @defspec declare decl-specs@dots{}
3145 This macro is used to make declarations within functions and other
3146 code.  Common Lisp allows declarations in various locations, generally
3147 at the beginning of any of the many ``implicit @code{progn}s''
3148 throughout Lisp syntax, such as function bodies, @code{let} bodies,
3149 etc.  Currently the only declaration understood by @code{declare}
3150 is @code{special}.
3151 @end defspec
3152
3153 @defspec locally declarations@dots{} forms@dots{}
3154 In this package, @code{locally} is no different from @code{progn}.
3155 @end defspec
3156
3157 @defspec the type form
3158 Type information provided by @code{the} is ignored in this package;
3159 in other words, @code{(the @var{type} @var{form})} is equivalent
3160 to @var{form}.  Future versions of the optimizing byte-compiler may
3161 make use of this information.
3162
3163 For example, @code{mapcar} can map over both lists and arrays.  It is
3164 hard for the compiler to expand @code{mapcar} into an in-line loop
3165 unless it knows whether the sequence will be a list or an array ahead
3166 of time.  With @code{(mapcar 'car (the vector foo))}, a future
3167 compiler would have enough information to expand the loop in-line.
3168 For now, Emacs Lisp will treat the above code as exactly equivalent
3169 to @code{(mapcar 'car foo)}.
3170 @end defspec
3171
3172 Each @var{decl-spec} in a @code{proclaim}, @code{declaim}, or
3173 @code{declare} should be a list beginning with a symbol that says
3174 what kind of declaration it is.  This package currently understands
3175 @code{special}, @code{inline}, @code{notinline}, @code{optimize},
3176 and @code{warn} declarations.  (The @code{warn} declaration is an
3177 extension of standard Common Lisp.)  Other Common Lisp declarations,
3178 such as @code{type} and @code{ftype}, are silently ignored.
3179
3180 @table @code
3181 @item special
3182 Since all variables in Emacs Lisp are ``special'' (in the Common
3183 Lisp sense), @code{special} declarations are only advisory.  They
3184 simply tell the optimizing byte compiler that the specified
3185 variables are intentionally being referred to without being
3186 bound in the body of the function.  The compiler normally emits
3187 warnings for such references, since they could be typographical
3188 errors for references to local variables.
3189
3190 The declaration @code{(declare (special @var{var1} @var{var2}))} is
3191 equivalent to @code{(defvar @var{var1}) (defvar @var{var2})} in the
3192 optimizing compiler, or to nothing at all in older compilers (which
3193 do not warn for non-local references).
3194
3195 In top-level contexts, it is generally better to write
3196 @code{(defvar @var{var})} than @code{(declaim (special @var{var}))},
3197 since @code{defvar} makes your intentions clearer.  But the older
3198 byte compilers can not handle @code{defvar}s appearing inside of
3199 functions, while @code{(declare (special @var{var}))} takes care
3200 to work correctly with all compilers.
3201
3202 @item inline
3203 The @code{inline} @var{decl-spec} lists one or more functions
3204 whose bodies should be expanded ``in-line'' into calling functions
3205 whenever the compiler is able to arrange for it.  For example,
3206 the Common Lisp function @code{cadr} is declared @code{inline}
3207 by this package so that the form @code{(cadr @var{x})} will
3208 expand directly into @code{(car (cdr @var{x}))} when it is called
3209 in user functions, for a savings of one (relatively expensive)
3210 function call.
3211
3212 The following declarations are all equivalent.  Note that the
3213 @code{defsubst} form is a convenient way to define a function
3214 and declare it inline all at once, but it is available only in
3215 Emacs 19.
3216
3217 @example
3218 (declaim (inline foo bar))
3219 (eval-when (compile load eval) (proclaim '(inline foo bar)))
3220 (proclaim-inline foo bar)      ; Lucid Emacs only
3221 (defsubst foo (...) ...)       ; instead of defun; Emacs 19 only
3222 @end example
3223
3224 @strong{Please note:}  This declaration remains in effect after the
3225 containing source file is done.  It is correct to use it to
3226 request that a function you have defined should be inlined,
3227 but it is impolite to use it to request inlining of an external
3228 function.
3229
3230 In Common Lisp, it is possible to use @code{(declare (inline @dots{}))}
3231 before a particular call to a function to cause just that call to
3232 be inlined; the current byte compilers provide no way to implement
3233 this, so @code{(declare (inline @dots{}))} is currently ignored by
3234 this package.
3235
3236 @item notinline
3237 The @code{notinline} declaration lists functions which should
3238 not be inlined after all; it cancels a previous @code{inline}
3239 declaration.
3240
3241 @item optimize
3242 This declaration controls how much optimization is performed by
3243 the compiler.  Naturally, it is ignored by the earlier non-optimizing
3244 compilers.
3245
3246 The word @code{optimize} is followed by any number of lists like
3247 @code{(speed 3)} or @code{(safety 2)}.  Common Lisp defines several
3248 optimization ``qualities''; this package ignores all but @code{speed}
3249 and @code{safety}.  The value of a quality should be an integer from
3250 0 to 3, with 0 meaning ``unimportant'' and 3 meaning ``very important.''
3251 The default level for both qualities is 1.
3252
3253 In this package, with the Emacs 19 optimizing compiler, the
3254 @code{speed} quality is tied to the @code{byte-compile-optimize}
3255 flag, which is set to @code{nil} for @code{(speed 0)} and to
3256 @code{t} for higher settings; and the @code{safety} quality is
3257 tied to the @code{byte-compile-delete-errors} flag, which is
3258 set to @code{t} for @code{(safety 3)} and to @code{nil} for all
3259 lower settings.  (The latter flag controls whether the compiler
3260 is allowed to optimize out code whose only side-effect could
3261 be to signal an error, e.g., rewriting @code{(progn foo bar)} to
3262 @code{bar} when it is not known whether @code{foo} will be bound
3263 at run-time.)
3264
3265 Note that even compiling with @code{(safety 0)}, the Emacs
3266 byte-code system provides sufficient checking to prevent real
3267 harm from being done.  For example, barring serious bugs in
3268 Emacs itself, Emacs will not crash with a segmentation fault
3269 just because of an error in a fully-optimized Lisp program.
3270
3271 The @code{optimize} declaration is normally used in a top-level
3272 @code{proclaim} or @code{declaim} in a file; Common Lisp allows
3273 it to be used with @code{declare} to set the level of optimization
3274 locally for a given form, but this will not work correctly with the
3275 current version of the optimizing compiler.  (The @code{declare}
3276 will set the new optimization level, but that level will not
3277 automatically be unset after the enclosing form is done.)
3278
3279 @item warn
3280 This declaration controls what sorts of warnings are generated
3281 by the byte compiler.  Again, only the optimizing compiler
3282 generates warnings.  The word @code{warn} is followed by any
3283 number of ``warning qualities,'' similar in form to optimization
3284 qualities.  The currently supported warning types are
3285 @code{redefine}, @code{callargs}, @code{unresolved}, and
3286 @code{free-vars}; in the current system, a value of 0 will
3287 disable these warnings and any higher value will enable them.
3288 See the documentation for the optimizing byte compiler for details.
3289 @end table
3290
3291 @node Symbols, Numbers, Declarations, Top
3292 @chapter Symbols
3293
3294 @noindent
3295 This package defines several symbol-related features that were
3296 missing from Emacs Lisp.
3297
3298 @menu
3299 * Property Lists::       `get*', `remprop', `getf', `remf'
3300 * Creating Symbols::     `gensym', `gentemp'
3301 @end menu
3302
3303 @node Property Lists, Creating Symbols, Symbols, Symbols
3304 @section Property Lists
3305
3306 @noindent
3307 These functions augment the standard Emacs Lisp functions @code{get}
3308 and @code{put} for operating on properties attached to symbols.
3309 There are also functions for working with property lists as
3310 first-class data structures not attached to particular symbols.
3311
3312 @defun get* symbol property &optional default
3313 This function is like @code{get}, except that if the property is
3314 not found, the @var{default} argument provides the return value.
3315 (The Emacs Lisp @code{get} function always uses @code{nil} as
3316 the default; this package's @code{get*} is equivalent to Common
3317 Lisp's @code{get}.)
3318
3319 The @code{get*} function is @code{setf}-able; when used in this
3320 fashion, the @var{default} argument is allowed but ignored.
3321 @end defun
3322
3323 @defun remprop symbol property
3324 This function removes the entry for @var{property} from the property
3325 list of @var{symbol}.  It returns a true value if the property was
3326 indeed found and removed, or @code{nil} if there was no such property.
3327 (This function was probably omitted from Emacs originally because,
3328 since @code{get} did not allow a @var{default}, it was very difficult
3329 to distinguish between a missing property and a property whose value
3330 was @code{nil}; thus, setting a property to @code{nil} was close
3331 enough to @code{remprop} for most purposes.)
3332 @end defun
3333
3334 @defun getf place property &optional default
3335 This function scans the list @var{place} as if it were a property
3336 list, i.e., a list of alternating property names and values.  If
3337 an even-numbered element of @var{place} is found which is @code{eq}
3338 to @var{property}, the following odd-numbered element is returned.
3339 Otherwise, @var{default} is returned (or @code{nil} if no default
3340 is given).
3341
3342 In particular,
3343
3344 @example
3345 (get sym prop)  @equiv{}  (getf (symbol-plist sym) prop)
3346 @end example
3347
3348 It is legal to use @code{getf} as a @code{setf} place, in which case
3349 its @var{place} argument must itself be a legal @code{setf} place.
3350 The @var{default} argument, if any, is ignored in this context.
3351 The effect is to change (via @code{setcar}) the value cell in the
3352 list that corresponds to @var{property}, or to cons a new property-value
3353 pair onto the list if the property is not yet present.
3354
3355 @example
3356 (put sym prop val)  @equiv{}  (setf (getf (symbol-plist sym) prop) val)
3357 @end example
3358
3359 The @code{get} and @code{get*} functions are also @code{setf}-able.
3360 The fact that @code{default} is ignored can sometimes be useful:
3361
3362 @example
3363 (incf (get* 'foo 'usage-count 0))
3364 @end example
3365
3366 Here, symbol @code{foo}'s @code{usage-count} property is incremented
3367 if it exists, or set to 1 (an incremented 0) otherwise.
3368
3369 When not used as a @code{setf} form, @code{getf} is just a regular
3370 function and its @var{place} argument can actually be any Lisp
3371 expression.
3372 @end defun
3373
3374 @defspec remf place property
3375 This macro removes the property-value pair for @var{property} from
3376 the property list stored at @var{place}, which is any @code{setf}-able
3377 place expression.  It returns true if the property was found.  Note
3378 that if @var{property} happens to be first on the list, this will
3379 effectively do a @code{(setf @var{place} (cddr @var{place}))},
3380 whereas if it occurs later, this simply uses @code{setcdr} to splice
3381 out the property and value cells.
3382 @end defspec
3383
3384 @iftex
3385 @secno=2
3386 @end iftex
3387
3388 @node Creating Symbols, , Property Lists, Symbols
3389 @section Creating Symbols
3390
3391 @noindent
3392 These functions create unique symbols, typically for use as
3393 temporary variables.
3394
3395 @defun gensym &optional x
3396 This function creates a new, uninterned symbol (using @code{make-symbol})
3397 with a unique name.  (The name of an uninterned symbol is relevant
3398 only if the symbol is printed.)  By default, the name is generated
3399 from an increasing sequence of numbers, @samp{G1000}, @samp{G1001},
3400 @samp{G1002}, etc.  If the optional argument @var{x} is a string, that
3401 string is used as a prefix instead of @samp{G}.  Uninterned symbols
3402 are used in macro expansions for temporary variables, to ensure that
3403 their names will not conflict with ``real'' variables in the user's
3404 code.
3405 @end defun
3406
3407 @defvar *gensym-counter*
3408 This variable holds the counter used to generate @code{gensym} names.
3409 It is incremented after each use by @code{gensym}.  In Common Lisp
3410 this is initialized with 0, but this package initializes it with a
3411 random (time-dependent) value to avoid trouble when two files that
3412 each used @code{gensym} in their compilation are loaded together.
3413
3414 @strong{XEmacs note:} As of XEmacs 21.0, an uninterned symbol remains
3415 uninterned even after being dumped to bytecode.  Older versions of Emacs
3416 didn't distinguish the printed representation of interned and uninterned
3417 symbols, so their names had to be treated more carefully.
3418 @end defvar
3419
3420 @defun gentemp &optional x
3421 This function is like @code{gensym}, except that it produces a new
3422 @emph{interned} symbol.  If the symbol that is generated already
3423 exists, the function keeps incrementing the counter and trying
3424 again until a new symbol is generated.
3425 @end defun
3426
3427 The Quiroz @file{cl.el} package also defined a @code{defkeyword}
3428 form for creating self-quoting keyword symbols.  This package
3429 automatically creates all keywords that are called for by
3430 @code{&key} argument specifiers, and discourages the use of
3431 keywords as data unrelated to keyword arguments, so the
3432 @code{defkeyword} form has been discontinued.
3433
3434 @iftex
3435 @chapno=11
3436 @end iftex
3437
3438 @node Numbers, Sequences, Symbols, Top
3439 @chapter Numbers
3440
3441 @noindent
3442 This section defines a few simple Common Lisp operations on numbers
3443 which were left out of Emacs Lisp.
3444
3445 @menu
3446 * Predicates on Numbers::       `plusp', `oddp', `floatp-safe', etc.
3447 * Numerical Functions::         `abs', `expt', `floor*', etc.
3448 * Random Numbers::              `random*', `make-random-state'
3449 * Implementation Parameters::   `most-positive-fixnum', `most-positive-float'
3450 @end menu
3451
3452 @iftex
3453 @secno=1
3454 @end iftex
3455
3456 @node Predicates on Numbers, Numerical Functions, Numbers, Numbers
3457 @section Predicates on Numbers
3458
3459 @noindent
3460 These functions return @code{t} if the specified condition is
3461 true of the numerical argument, or @code{nil} otherwise.
3462
3463 @defun plusp number
3464 This predicate tests whether @var{number} is positive.  It is an
3465 error if the argument is not a number.
3466 @end defun
3467
3468 @defun minusp number
3469 This predicate tests whether @var{number} is negative.  It is an
3470 error if the argument is not a number.
3471 @end defun
3472
3473 @defun oddp integer
3474 This predicate tests whether @var{integer} is odd.  It is an
3475 error if the argument is not an integer.
3476 @end defun
3477
3478 @defun evenp integer
3479 This predicate tests whether @var{integer} is even.  It is an
3480 error if the argument is not an integer.
3481 @end defun
3482
3483 @defun floatp-safe object
3484 This predicate tests whether @var{object} is a floating-point
3485 number.  On systems that support floating-point, this is equivalent
3486 to @code{floatp}.  On other systems, this always returns @code{nil}.
3487 @end defun
3488
3489 @iftex
3490 @secno=3
3491 @end iftex
3492
3493 @node Numerical Functions, Random Numbers, Predicates on Numbers, Numbers
3494 @section Numerical Functions
3495
3496 @noindent
3497 These functions perform various arithmetic operations on numbers.
3498
3499 @defun abs number
3500 This function returns the absolute value of @var{number}.  (Newer
3501 versions of Emacs provide this as a built-in function; this package
3502 defines @code{abs} only for Emacs 18 versions which don't provide
3503 it as a primitive.)
3504 @end defun
3505
3506 @defun expt base power
3507 This function returns @var{base} raised to the power of @var{number}.
3508 (Newer versions of Emacs provide this as a built-in function; this
3509 package defines @code{expt} only for Emacs 18 versions which don't
3510 provide it as a primitive.)
3511 @end defun
3512
3513 @defun gcd &rest integers
3514 This function returns the Greatest Common Divisor of the arguments.
3515 For one argument, it returns the absolute value of that argument.
3516 For zero arguments, it returns zero.
3517 @end defun
3518
3519 @defun lcm &rest integers
3520 This function returns the Least Common Multiple of the arguments.
3521 For one argument, it returns the absolute value of that argument.
3522 For zero arguments, it returns one.
3523 @end defun
3524
3525 @defun isqrt integer
3526 This function computes the ``integer square root'' of its integer
3527 argument, i.e., the greatest integer less than or equal to the true
3528 square root of the argument.
3529 @end defun
3530
3531 @defun floor* number &optional divisor
3532 This function implements the Common Lisp @code{floor} function.
3533 It is called @code{floor*} to avoid name conflicts with the
3534 simpler @code{floor} function built-in to Emacs 19.
3535
3536 With one argument, @code{floor*} returns a list of two numbers:
3537 The argument rounded down (toward minus infinity) to an integer,
3538 and the ``remainder'' which would have to be added back to the
3539 first return value to yield the argument again.  If the argument
3540 is an integer @var{x}, the result is always the list @code{(@var{x} 0)}.
3541 If the argument is an Emacs 19 floating-point number, the first
3542 result is a Lisp integer and the second is a Lisp float between
3543 0 (inclusive) and 1 (exclusive).
3544
3545 With two arguments, @code{floor*} divides @var{number} by
3546 @var{divisor}, and returns the floor of the quotient and the
3547 corresponding remainder as a list of two numbers.  If
3548 @code{(floor* @var{x} @var{y})} returns @code{(@var{q} @var{r})},
3549 then @code{@var{q}*@var{y} + @var{r} = @var{x}}, with @var{r}
3550 between 0 (inclusive) and @var{r} (exclusive).  Also, note
3551 that @code{(floor* @var{x})} is exactly equivalent to
3552 @code{(floor* @var{x} 1)}.
3553
3554 This function is entirely compatible with Common Lisp's @code{floor}
3555 function, except that it returns the two results in a list since
3556 Emacs Lisp does not support multiple-valued functions.
3557 @end defun
3558
3559 @defun ceiling* number &optional divisor
3560 This function implements the Common Lisp @code{ceiling} function,
3561 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3562 argument or quotient of the arguments up toward plus infinity.
3563 The remainder will be between 0 and minus @var{r}.
3564 @end defun
3565
3566 @defun truncate* number &optional divisor
3567 This function implements the Common Lisp @code{truncate} function,
3568 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3569 argument or quotient of the arguments toward zero.  Thus it is
3570 equivalent to @code{floor*} if the argument or quotient is
3571 positive, or to @code{ceiling*} otherwise.  The remainder has
3572 the same sign as @var{number}.
3573 @end defun
3574
3575 @defun round* number &optional divisor
3576 This function implements the Common Lisp @code{round} function,
3577 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3578 argument or quotient of the arguments to the nearest integer.
3579 In the case of a tie (the argument or quotient is exactly
3580 halfway between two integers), it rounds to the even integer.
3581 @end defun
3582
3583 @defun mod* number divisor
3584 This function returns the same value as the second return value
3585 of @code{floor}.
3586 @end defun
3587
3588 @defun rem* number divisor
3589 This function returns the same value as the second return value
3590 of @code{truncate}.
3591 @end defun
3592
3593 These definitions are compatible with those in the Quiroz
3594 @file{cl.el} package, except that this package appends @samp{*}
3595 to certain function names to avoid conflicts with existing
3596 Emacs 19 functions, and that the mechanism for returning
3597 multiple values is different.
3598
3599 @iftex
3600 @secno=8
3601 @end iftex
3602
3603 @node Random Numbers, Implementation Parameters, Numerical Functions, Numbers
3604 @section Random Numbers
3605
3606 @noindent
3607 This package also provides an implementation of the Common Lisp
3608 random number generator.  It uses its own additive-congruential
3609 algorithm, which is much more likely to give statistically clean
3610 random numbers than the simple generators supplied by many
3611 operating systems.
3612
3613 @defun random* number &optional state
3614 This function returns a random nonnegative number less than
3615 @var{number}, and of the same type (either integer or floating-point).
3616 The @var{state} argument should be a @code{random-state} object
3617 which holds the state of the random number generator.  The
3618 function modifies this state object as a side effect.  If
3619 @var{state} is omitted, it defaults to the variable
3620 @code{*random-state*}, which contains a pre-initialized
3621 @code{random-state} object.
3622 @end defun
3623
3624 @defvar *random-state*
3625 This variable contains the system ``default'' @code{random-state}
3626 object, used for calls to @code{random*} that do not specify an
3627 alternative state object.  Since any number of programs in the
3628 Emacs process may be accessing @code{*random-state*} in interleaved
3629 fashion, the sequence generated from this variable will be
3630 irreproducible for all intents and purposes.
3631 @end defvar
3632
3633 @defun make-random-state &optional state
3634 This function creates or copies a @code{random-state} object.
3635 If @var{state} is omitted or @code{nil}, it returns a new copy of
3636 @code{*random-state*}.  This is a copy in the sense that future
3637 sequences of calls to @code{(random* @var{n})} and
3638 @code{(random* @var{n} @var{s})} (where @var{s} is the new
3639 random-state object) will return identical sequences of random
3640 numbers.
3641
3642 If @var{state} is a @code{random-state} object, this function
3643 returns a copy of that object.  If @var{state} is @code{t}, this
3644 function returns a new @code{random-state} object seeded from the
3645 date and time.  As an extension to Common Lisp, @var{state} may also
3646 be an integer in which case the new object is seeded from that
3647 integer; each different integer seed will result in a completely
3648 different sequence of random numbers.
3649
3650 It is legal to print a @code{random-state} object to a buffer or
3651 file and later read it back with @code{read}.  If a program wishes
3652 to use a sequence of pseudo-random numbers which can be reproduced
3653 later for debugging, it can call @code{(make-random-state t)} to
3654 get a new sequence, then print this sequence to a file.  When the
3655 program is later rerun, it can read the original run's random-state
3656 from the file.
3657 @end defun
3658
3659 @defun random-state-p object
3660 This predicate returns @code{t} if @var{object} is a
3661 @code{random-state} object, or @code{nil} otherwise.
3662 @end defun
3663
3664 @node Implementation Parameters, , Random Numbers, Numbers
3665 @section Implementation Parameters
3666
3667 @noindent
3668 This package defines several useful constants having to with numbers.
3669
3670 @defvar most-positive-fixnum
3671 This constant equals the largest value a Lisp integer can hold.
3672 It is typically @code{2^23-1} or @code{2^25-1}.
3673 @end defvar
3674
3675 @defvar most-negative-fixnum
3676 This constant equals the smallest (most negative) value a Lisp
3677 integer can hold.
3678 @end defvar
3679
3680 The following parameters have to do with floating-point numbers.
3681 This package determines their values by exercising the computer's
3682 floating-point arithmetic in various ways.  Because this operation
3683 might be slow, the code for initializing them is kept in a separate
3684 function that must be called before the parameters can be used.
3685
3686 @defun cl-float-limits
3687 This function makes sure that the Common Lisp floating-point
3688 parameters like @code{most-positive-float} have been initialized.
3689 Until it is called, these parameters will be @code{nil}.  If this
3690 version of Emacs does not support floats (e.g., most versions of
3691 Emacs 18), the parameters will remain @code{nil}.  If the parameters
3692 have already been initialized, the function returns immediately.
3693
3694 The algorithm makes assumptions that will be valid for most modern
3695 machines, but will fail if the machine's arithmetic is extremely
3696 unusual, e.g., decimal.
3697 @end defun
3698
3699 Since true Common Lisp supports up to four different floating-point
3700 precisions, it has families of constants like
3701 @code{most-positive-single-float}, @code{most-positive-double-float},
3702 @code{most-positive-long-float}, and so on.  Emacs has only one
3703 floating-point precision, so this package omits the precision word
3704 from the constants' names.
3705
3706 @defvar most-positive-float
3707 This constant equals the largest value a Lisp float can hold.
3708 For those systems whose arithmetic supports infinities, this is
3709 the largest @emph{finite} value.  For IEEE machines, the value
3710 is approximately @code{1.79e+308}.
3711 @end defvar
3712
3713 @defvar most-negative-float
3714 This constant equals the most-negative value a Lisp float can hold.
3715 (It is assumed to be equal to @code{(- most-positive-float)}.)
3716 @end defvar
3717
3718 @defvar least-positive-float
3719 This constant equals the smallest Lisp float value greater than zero.
3720 For IEEE machines, it is about @code{4.94e-324} if denormals are
3721 supported or @code{2.22e-308} if not.
3722 @end defvar
3723
3724 @defvar least-positive-normalized-float
3725 This constant equals the smallest @emph{normalized} Lisp float greater
3726 than zero, i.e., the smallest value for which IEEE denormalization
3727 will not result in a loss of precision.  For IEEE machines, this
3728 value is about @code{2.22e-308}.  For machines that do not support
3729 the concept of denormalization and gradual underflow, this constant
3730 will always equal @code{least-positive-float}.
3731 @end defvar
3732
3733 @defvar least-negative-float
3734 This constant is the negative counterpart of @code{least-positive-float}.
3735 @end defvar
3736
3737 @defvar least-negative-normalized-float
3738 This constant is the negative counterpart of
3739 @code{least-positive-normalized-float}.
3740 @end defvar
3741
3742 @defvar float-epsilon
3743 This constant is the smallest positive Lisp float that can be added
3744 to 1.0 to produce a distinct value.  Adding a smaller number to 1.0
3745 will yield 1.0 again due to roundoff.  For IEEE machines, epsilon
3746 is about @code{2.22e-16}.
3747 @end defvar
3748
3749 @defvar float-negative-epsilon
3750 This is the smallest positive value that can be subtracted from
3751 1.0 to produce a distinct value.  For IEEE machines, it is about
3752 @code{1.11e-16}.
3753 @end defvar
3754
3755 @iftex
3756 @chapno=13
3757 @end iftex
3758
3759 @node Sequences, Lists, Numbers, Top
3760 @chapter Sequences
3761
3762 @noindent
3763 Common Lisp defines a number of functions that operate on
3764 @dfn{sequences}, which are either lists, strings, or vectors.
3765 Emacs Lisp includes a few of these, notably @code{elt} and
3766 @code{length}; this package defines most of the rest.
3767
3768 @menu
3769 * Sequence Basics::          Arguments shared by all sequence functions
3770 * Mapping over Sequences::   `mapcar*', `mapcan', `map', `every', etc.
3771 * Sequence Functions::       `subseq', `remove*', `substitute', etc.
3772 * Searching Sequences::      `find', `position', `count', `search', etc.
3773 * Sorting Sequences::        `sort*', `stable-sort', `merge'
3774 @end menu
3775
3776 @node Sequence Basics, Mapping over Sequences, Sequences, Sequences
3777 @section Sequence Basics
3778
3779 @noindent
3780 Many of the sequence functions take keyword arguments; @pxref{Argument
3781 Lists}.  All keyword arguments are optional and, if specified,
3782 may appear in any order.
3783
3784 The @code{:key} argument should be passed either @code{nil}, or a
3785 function of one argument.  This key function is used as a filter
3786 through which the elements of the sequence are seen; for example,
3787 @code{(find x y :key 'car)} is similar to @code{(assoc* x y)}:
3788 It searches for an element of the list whose @code{car} equals
3789 @code{x}, rather than for an element which equals @code{x} itself.
3790 If @code{:key} is omitted or @code{nil}, the filter is effectively
3791 the identity function.
3792
3793 The @code{:test} and @code{:test-not} arguments should be either
3794 @code{nil}, or functions of two arguments.  The test function is
3795 used to compare two sequence elements, or to compare a search value
3796 with sequence elements.  (The two values are passed to the test
3797 function in the same order as the original sequence function
3798 arguments from which they are derived, or, if they both come from
3799 the same sequence, in the same order as they appear in that sequence.)
3800 The @code{:test} argument specifies a function which must return
3801 true (non-@code{nil}) to indicate a match; instead, you may use
3802 @code{:test-not} to give a function which returns @emph{false} to
3803 indicate a match.  The default test function is @code{:test 'eql}.
3804
3805 Many functions which take @var{item} and @code{:test} or @code{:test-not}
3806 arguments also come in @code{-if} and @code{-if-not} varieties,
3807 where a @var{predicate} function is passed instead of @var{item},
3808 and sequence elements match if the predicate returns true on them
3809 (or false in the case of @code{-if-not}).  For example:
3810
3811 @example
3812 (remove* 0 seq :test '=)  @equiv{}  (remove-if 'zerop seq)
3813 @end example
3814
3815 @noindent
3816 to remove all zeros from sequence @code{seq}.
3817
3818 Some operations can work on a subsequence of the argument sequence;
3819 these function take @code{:start} and @code{:end} arguments which
3820 default to zero and the length of the sequence, respectively.
3821 Only elements between @var{start} (inclusive) and @var{end}
3822 (exclusive) are affected by the operation.  The @var{end} argument
3823 may be passed @code{nil} to signify the length of the sequence;
3824 otherwise, both @var{start} and @var{end} must be integers, with
3825 @code{0 <= @var{start} <= @var{end} <= (length @var{seq})}.
3826 If the function takes two sequence arguments, the limits are
3827 defined by keywords @code{:start1} and @code{:end1} for the first,
3828 and @code{:start2} and @code{:end2} for the second.
3829
3830 A few functions accept a @code{:from-end} argument, which, if
3831 non-@code{nil}, causes the operation to go from right-to-left
3832 through the sequence instead of left-to-right, and a @code{:count}
3833 argument, which specifies an integer maximum number of elements
3834 to be removed or otherwise processed.
3835
3836 The sequence functions make no guarantees about the order in
3837 which the @code{:test}, @code{:test-not}, and @code{:key} functions
3838 are called on various elements.  Therefore, it is a bad idea to depend
3839 on side effects of these functions.  For example, @code{:from-end}
3840 may cause the sequence to be scanned actually in reverse, or it may
3841 be scanned forwards but computing a result ``as if'' it were scanned
3842 backwards.  (Some functions, like @code{mapcar*} and @code{every},
3843 @emph{do} specify exactly the order in which the function is called
3844 so side effects are perfectly acceptable in those cases.)
3845
3846 Strings in GNU Emacs 19 may contain ``text properties'' as well
3847 as character data.  Except as noted, it is undefined whether or
3848 not text properties are preserved by sequence functions.  For
3849 example, @code{(remove* ?A @var{str})} may or may not preserve
3850 the properties of the characters copied from @var{str} into the
3851 result.
3852
3853 @node Mapping over Sequences, Sequence Functions, Sequence Basics, Sequences
3854 @section Mapping over Sequences
3855
3856 @noindent
3857 These functions ``map'' the function you specify over the elements
3858 of lists or arrays.  They are all variations on the theme of the
3859 built-in function @code{mapcar}.
3860
3861 @defun mapcar* function seq &rest more-seqs
3862 This function calls @var{function} on successive parallel sets of
3863 elements from its argument sequences.  Given a single @var{seq}
3864 argument it is equivalent to @code{mapcar}; given @var{n} sequences,
3865 it calls the function with the first elements of each of the sequences
3866 as the @var{n} arguments to yield the first element of the result
3867 list, then with the second elements, and so on.  The mapping stops as
3868 soon as the shortest sequence runs out.  The argument sequences may
3869 be any mixture of lists, strings, and vectors; the return sequence
3870 is always a list.
3871
3872 Common Lisp's @code{mapcar} accepts multiple arguments but works
3873 only on lists; Emacs Lisp's @code{mapcar} accepts a single sequence
3874 argument.  This package's @code{mapcar*} works as a compatible
3875 superset of both.
3876 @end defun
3877
3878 @defun map result-type function seq &rest more-seqs
3879 This function maps @var{function} over the argument sequences,
3880 just like @code{mapcar*}, but it returns a sequence of type
3881 @var{result-type} rather than a list.  @var{result-type} must
3882 be one of the following symbols: @code{vector}, @code{string},
3883 @code{list} (in which case the effect is the same as for
3884 @code{mapcar*}), or @code{nil} (in which case the results are
3885 thrown away and @code{map} returns @code{nil}).
3886 @end defun
3887
3888 @defun maplist function list &rest more-lists
3889 This function calls @var{function} on each of its argument lists,
3890 then on the @code{cdr}s of those lists, and so on, until the
3891 shortest list runs out.  The results are returned in the form
3892 of a list.  Thus, @code{maplist} is like @code{mapcar*} except
3893 that it passes in the list pointers themselves rather than the
3894 @code{car}s of the advancing pointers.
3895 @end defun
3896
3897 @defun mapc function seq &rest more-seqs
3898 This function is like @code{mapcar*}, except that the values
3899 returned by @var{function} are ignored and thrown away rather
3900 than being collected into a list.  The return value of @code{mapc}
3901 is @var{seq}, the first sequence.
3902 @end defun
3903
3904 @defun mapl function list &rest more-lists
3905 This function is like @code{maplist}, except that it throws away
3906 the values returned by @var{function}.
3907 @end defun
3908
3909 @defun mapcan function seq &rest more-seqs
3910 This function is like @code{mapcar*}, except that it concatenates
3911 the return values (which must be lists) using @code{nconc},
3912 rather than simply collecting them into a list.
3913 @end defun
3914
3915 @defun mapcon function list &rest more-lists
3916 This function is like @code{maplist}, except that it concatenates
3917 the return values using @code{nconc}.
3918 @end defun
3919
3920 @defun some predicate seq &rest more-seqs
3921 This function calls @var{predicate} on each element of @var{seq}
3922 in turn; if @var{predicate} returns a non-@code{nil} value,
3923 @code{some} returns that value, otherwise it returns @code{nil}.
3924 Given several sequence arguments, it steps through the sequences
3925 in parallel until the shortest one runs out, just as in
3926 @code{mapcar*}.  You can rely on the left-to-right order in which
3927 the elements are visited, and on the fact that mapping stops
3928 immediately as soon as @var{predicate} returns non-@code{nil}.
3929 @end defun
3930
3931 @defun every predicate seq &rest more-seqs
3932 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3933 in turn; it returns @code{nil} as soon as @var{predicate} returns
3934 @code{nil} for any element, or @code{t} if the predicate was true
3935 for all elements.
3936 @end defun
3937
3938 @defun notany predicate seq &rest more-seqs
3939 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3940 in turn; it returns @code{nil} as soon as @var{predicate} returns
3941 a non-@code{nil} value for any element, or @code{t} if the predicate
3942 was @code{nil} for all elements.
3943 @end defun
3944
3945 @defun notevery predicate seq &rest more-seqs
3946 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3947 in turn; it returns a non-@code{nil} value as soon as @var{predicate}
3948 returns @code{nil} for any element, or @code{t} if the predicate was
3949 true for all elements.
3950 @end defun
3951
3952 @defun reduce function seq @t{&key :from-end :start :end :initial-value :key}
3953 This function combines the elements of @var{seq} using an associative
3954 binary operation.  Suppose @var{function} is @code{*} and @var{seq} is
3955 the list @code{(2 3 4 5)}.  The first two elements of the list are
3956 combined with @code{(* 2 3) = 6}; this is combined with the next
3957 element, @code{(* 6 4) = 24}, and that is combined with the final
3958 element: @code{(* 24 5) = 120}.  Note that the @code{*} function happens
3959 to be self-reducing, so that @code{(* 2 3 4 5)} has the same effect as
3960 an explicit call to @code{reduce}.
3961
3962 If @code{:from-end} is true, the reduction is right-associative instead
3963 of left-associative:
3964
3965 @example
3966 (reduce '- '(1 2 3 4))
3967      @equiv{} (- (- (- 1 2) 3) 4) @result{} -8
3968 (reduce '- '(1 2 3 4) :from-end t)
3969      @equiv{} (- 1 (- 2 (- 3 4))) @result{} -2
3970 @end example
3971
3972 If @code{:key} is specified, it is a function of one argument which
3973 is called on each of the sequence elements in turn.
3974
3975 If @code{:initial-value} is specified, it is effectively added to the
3976 front (or rear in the case of @code{:from-end}) of the sequence.
3977 The @code{:key} function is @emph{not} applied to the initial value.
3978
3979 If the sequence, including the initial value, has exactly one element
3980 then that element is returned without ever calling @var{function}.
3981 If the sequence is empty (and there is no initial value), then
3982 @var{function} is called with no arguments to obtain the return value.
3983 @end defun
3984
3985 All of these mapping operations can be expressed conveniently in
3986 terms of the @code{loop} macro.  In compiled code, @code{loop} will
3987 be faster since it generates the loop as in-line code with no
3988 function calls.
3989
3990 @node Sequence Functions, Searching Sequences, Mapping over Sequences, Sequences
3991 @section Sequence Functions
3992
3993 @noindent
3994 This section describes a number of Common Lisp functions for
3995 operating on sequences.
3996
3997 @defun subseq sequence start &optional end
3998 This function returns a given subsequence of the argument
3999 @var{sequence}, which may be a list, string, or vector.
4000 The indices @var{start} and @var{end} must be in range, and
4001 @var{start} must be no greater than @var{end}.  If @var{end}
4002 is omitted, it defaults to the length of the sequence.  The
4003 return value is always a copy; it does not share structure
4004 with @var{sequence}.
4005
4006 As an extension to Common Lisp, @var{start} and/or @var{end}
4007 may be negative, in which case they represent a distance back
4008 from the end of the sequence.  This is for compatibility with
4009 Emacs' @code{substring} function.  Note that @code{subseq} is
4010 the @emph{only} sequence function that allows negative
4011 @var{start} and @var{end}.
4012
4013 You can use @code{setf} on a @code{subseq} form to replace a
4014 specified range of elements with elements from another sequence.
4015 The replacement is done as if by @code{replace}, described below.
4016 @end defun
4017
4018 @defun concatenate result-type &rest seqs
4019 This function concatenates the argument sequences together to
4020 form a result sequence of type @var{result-type}, one of the
4021 symbols @code{vector}, @code{string}, or @code{list}.  The
4022 arguments are always copied, even in cases such as
4023 @code{(concatenate 'list '(1 2 3))} where the result is
4024 identical to an argument.
4025 @end defun
4026
4027 @defun fill seq item @t{&key :start :end}
4028 This function fills the elements of the sequence (or the specified
4029 part of the sequence) with the value @var{item}.
4030 @end defun
4031
4032 @defun replace seq1 seq2 @t{&key :start1 :end1 :start2 :end2}
4033 This function copies part of @var{seq2} into part of @var{seq1}.
4034 The sequence @var{seq1} is not stretched or resized; the amount
4035 of data copied is simply the shorter of the source and destination
4036 (sub)sequences.  The function returns @var{seq1}.
4037
4038 If @var{seq1} and @var{seq2} are @code{eq}, then the replacement
4039 will work correctly even if the regions indicated by the start
4040 and end arguments overlap.  However, if @var{seq1} and @var{seq2}
4041 are lists which share storage but are not @code{eq}, and the
4042 start and end arguments specify overlapping regions, the effect
4043 is undefined.
4044 @end defun
4045
4046 @defun remove* item seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4047 This returns a copy of @var{seq} with all elements matching
4048 @var{item} removed.  The result may share storage with or be
4049 @code{eq} to @var{seq} in some circumstances, but the original
4050 @var{seq} will not be modified.  The @code{:test}, @code{:test-not},
4051 and @code{:key} arguments define the matching test that is used;
4052 by default, elements @code{eql} to @var{item} are removed.  The
4053 @code{:count} argument specifies the maximum number of matching
4054 elements that can be removed (only the leftmost @var{count} matches
4055 are removed).  The @code{:start} and @code{:end} arguments specify
4056 a region in @var{seq} in which elements will be removed; elements
4057 outside that region are not matched or removed.  The @code{:from-end}
4058 argument, if true, says that elements should be deleted from the
4059 end of the sequence rather than the beginning (this matters only
4060 if @var{count} was also specified).
4061 @end defun
4062
4063 @defun delete* item seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4064 This deletes all elements of @var{seq} which match @var{item}.
4065 It is a destructive operation.  Since Emacs Lisp does not support
4066 stretchable strings or vectors, this is the same as @code{remove*}
4067 for those sequence types.  On lists, @code{remove*} will copy the
4068 list if necessary to preserve the original list, whereas
4069 @code{delete*} will splice out parts of the argument list.
4070 Compare @code{append} and @code{nconc}, which are analogous
4071 non-destructive and destructive list operations in Emacs Lisp.
4072 @end defun
4073
4074 @findex remove-if
4075 @findex remove-if-not
4076 @findex delete-if
4077 @findex delete-if-not
4078 The predicate-oriented functions @code{remove-if}, @code{remove-if-not},
4079 @code{delete-if}, and @code{delete-if-not} are defined similarly.
4080
4081 @defun delete item list
4082 This MacLisp-compatible function deletes from @var{list} all elements
4083 which are @code{equal} to @var{item}.  The @code{delete} function is
4084 built-in to Emacs 19; this package defines it equivalently in Emacs 18.
4085 @end defun
4086
4087 @defun remove item list
4088 This function removes from @var{list} all elements which are
4089 @code{equal} to @var{item}.  This package defines it for symmetry
4090 with @code{delete}, even though @code{remove} is not built-in to
4091 Emacs 19.
4092 @end defun
4093
4094 @defun remq item list
4095 This function removes from @var{list} all elements which are
4096 @code{eq} to @var{item}.  This package defines it for symmetry
4097 with @code{delq}, even though @code{remq} is not built-in to
4098 Emacs 19.
4099 @end defun
4100
4101 @defun remove-duplicates seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4102 This function returns a copy of @var{seq} with duplicate elements
4103 removed.  Specifically, if two elements from the sequence match
4104 according to the @code{:test}, @code{:test-not}, and @code{:key}
4105 arguments, only the rightmost one is retained.  If @code{:from-end}
4106 is true, the leftmost one is retained instead.  If @code{:start} or
4107 @code{:end} is specified, only elements within that subsequence are
4108 examined or removed.
4109 @end defun
4110
4111 @defun delete-duplicates seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4112 This function deletes duplicate elements from @var{seq}.  It is
4113 a destructive version of @code{remove-duplicates}.
4114 @end defun
4115
4116 @defun substitute new old seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4117 This function returns a copy of @var{seq}, with all elements
4118 matching @var{old} replaced with @var{new}.  The @code{:count},
4119 @code{:start}, @code{:end}, and @code{:from-end} arguments may be
4120 used to limit the number of substitutions made.
4121 @end defun
4122
4123 @defun nsubstitute new old seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4124 This is a destructive version of @code{substitute}; it performs
4125 the substitution using @code{setcar} or @code{aset} rather than
4126 by returning a changed copy of the sequence.
4127 @end defun
4128
4129 @findex substitute-if
4130 @findex substitute-if-not
4131 @findex nsubstitute-if
4132 @findex nsubstitute-if-not
4133 The @code{substitute-if}, @code{substitute-if-not}, @code{nsubstitute-if},
4134 and @code{nsubstitute-if-not} functions are defined similarly.  For
4135 these, a @var{predicate} is given in place of the @var{old} argument.
4136
4137 @node Searching Sequences, Sorting Sequences, Sequence Functions, Sequences
4138 @section Searching Sequences
4139
4140 @noindent
4141 These functions search for elements or subsequences in a sequence.
4142 (See also @code{member*} and @code{assoc*}; @pxref{Lists}.)
4143
4144 @defun find item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4145 This function searches @var{seq} for an element matching @var{item}.
4146 If it finds a match, it returns the matching element.  Otherwise,
4147 it returns @code{nil}.  It returns the leftmost match, unless
4148 @code{:from-end} is true, in which case it returns the rightmost
4149 match.  The @code{:start} and @code{:end} arguments may be used to
4150 limit the range of elements that are searched.
4151 @end defun
4152
4153 @defun position item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4154 This function is like @code{find}, except that it returns the
4155 integer position in the sequence of the matching item rather than
4156 the item itself.  The position is relative to the start of the
4157 sequence as a whole, even if @code{:start} is non-zero.  The function
4158 returns @code{nil} if no matching element was found.
4159 @end defun
4160
4161 @defun count item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end}
4162 This function returns the number of elements of @var{seq} which
4163 match @var{item}.  The result is always a nonnegative integer.
4164 @end defun
4165
4166 @findex find-if
4167 @findex find-if-not
4168 @findex position-if
4169 @findex position-if-not
4170 @findex count-if
4171 @findex count-if-not
4172 The @code{find-if}, @code{find-if-not}, @code{position-if},
4173 @code{position-if-not}, @code{count-if}, and @code{count-if-not}
4174 functions are defined similarly.
4175
4176 @defun mismatch seq1 seq2 @t{&key :test :test-not :key :start1 :end1 :start2 :end2 :from-end}
4177 This function compares the specified parts of @var{seq1} and
4178 @var{seq2}.  If they are the same length and the corresponding
4179 elements match (according to @code{:test}, @code{:test-not},
4180 and @code{:key}), the function returns @code{nil}.  If there is
4181 a mismatch, the function returns the index (relative to @var{seq1})
4182 of the first mismatching element.  This will be the leftmost pair of
4183 elements which do not match, or the position at which the shorter of
4184 the two otherwise-matching sequences runs out.
4185
4186 If @code{:from-end} is true, then the elements are compared from right
4187 to left starting at @code{(1- @var{end1})} and @code{(1- @var{end2})}.
4188 If the sequences differ, then one plus the index of the rightmost
4189 difference (relative to @var{seq1}) is returned.
4190
4191 An interesting example is @code{(mismatch str1 str2 :key 'upcase)},
4192 which compares two strings case-insensitively.
4193 @end defun
4194
4195 @defun search seq1 seq2 @t{&key :test :test-not :key :from-end :start1 :end1 :start2 :end2}
4196 This function searches @var{seq2} for a subsequence that matches
4197 @var{seq1} (or part of it specified by @code{:start1} and
4198 @code{:end1}.)  Only matches which fall entirely within the region
4199 defined by @code{:start2} and @code{:end2} will be considered.
4200 The return value is the index of the leftmost element of the
4201 leftmost match, relative to the start of @var{seq2}, or @code{nil}
4202 if no matches were found.  If @code{:from-end} is true, the
4203 function finds the @emph{rightmost} matching subsequence.
4204 @end defun
4205
4206 @node Sorting Sequences, , Searching Sequences, Sequences
4207 @section Sorting Sequences
4208
4209 @defun sort* seq predicate @t{&key :key}
4210 This function sorts @var{seq} into increasing order as determined
4211 by using @var{predicate} to compare pairs of elements.  @var{predicate}
4212 should return true (non-@code{nil}) if and only if its first argument
4213 is less than (not equal to) its second argument.  For example,
4214 @code{<} and @code{string-lessp} are suitable predicate functions
4215 for sorting numbers and strings, respectively; @code{>} would sort
4216 numbers into decreasing rather than increasing order.
4217
4218 This function differs from Emacs' built-in @code{sort} in that it
4219 can operate on any type of sequence, not just lists.  Also, it
4220 accepts a @code{:key} argument which is used to preprocess data
4221 fed to the @var{predicate} function.  For example,
4222
4223 @example
4224 (setq data (sort data 'string-lessp :key 'downcase))
4225 @end example
4226
4227 @noindent
4228 sorts @var{data}, a sequence of strings, into increasing alphabetical
4229 order without regard to case.  A @code{:key} function of @code{car}
4230 would be useful for sorting association lists.
4231
4232 The @code{sort*} function is destructive; it sorts lists by actually
4233 rearranging the @code{cdr} pointers in suitable fashion.
4234 @end defun
4235
4236 @defun stable-sort seq predicate @t{&key :key}
4237 This function sorts @var{seq} @dfn{stably}, meaning two elements
4238 which are equal in terms of @var{predicate} are guaranteed not to
4239 be rearranged out of their original order by the sort.
4240
4241 In practice, @code{sort*} and @code{stable-sort} are equivalent
4242 in Emacs Lisp because the underlying @code{sort} function is
4243 stable by default.  However, this package reserves the right to
4244 use non-stable methods for @code{sort*} in the future.
4245 @end defun
4246
4247 @defun merge type seq1 seq2 predicate @t{&key :key}
4248 This function merges two sequences @var{seq1} and @var{seq2} by
4249 interleaving their elements.  The result sequence, of type @var{type}
4250 (in the sense of @code{concatenate}), has length equal to the sum
4251 of the lengths of the two input sequences.  The sequences may be
4252 modified destructively.  Order of elements within @var{seq1} and
4253 @var{seq2} is preserved in the interleaving; elements of the two
4254 sequences are compared by @var{predicate} (in the sense of
4255 @code{sort}) and the lesser element goes first in the result.
4256 When elements are equal, those from @var{seq1} precede those from
4257 @var{seq2} in the result.  Thus, if @var{seq1} and @var{seq2} are
4258 both sorted according to @var{predicate}, then the result will be
4259 a merged sequence which is (stably) sorted according to
4260 @var{predicate}.
4261 @end defun
4262
4263 @node Lists, Hash Tables, Sequences, Top
4264 @chapter Lists
4265
4266 @noindent
4267 The functions described here operate on lists.
4268
4269 @menu
4270 * List Functions::                `caddr', `first', `last', `list*', etc.
4271 * Substitution of Expressions::   `subst', `sublis', etc.
4272 * Lists as Sets::                 `member*', `adjoin', `union', etc.
4273 * Association Lists::             `assoc*', `rassoc*', `acons', `pairlis'
4274 @end menu
4275
4276 @node List Functions, Substitution of Expressions, Lists, Lists
4277 @section List Functions
4278
4279 @noindent
4280 This section describes a number of simple operations on lists,
4281 i.e., chains of cons cells.
4282
4283 @defun caddr x
4284 This function is equivalent to @code{(car (cdr (cdr @var{x})))}.
4285 Likewise, this package defines all 28 @code{c@var{xxx}r} functions
4286 where @var{xxx} is up to four @samp{a}s and/or @samp{d}s.
4287 All of these functions are @code{setf}-able, and calls to them
4288 are expanded inline by the byte-compiler for maximum efficiency.
4289 @end defun
4290
4291 @defun first x
4292 This function is a synonym for @code{(car @var{x})}.  Likewise,
4293 the functions @code{second}, @code{third}, @dots{}, through
4294 @code{tenth} return the given element of the list @var{x}.
4295 @end defun
4296
4297 @defun rest x
4298 This function is a synonym for @code{(cdr @var{x})}.
4299 @end defun
4300
4301 @defun endp x
4302 Common Lisp defines this function to act like @code{null}, but
4303 signalling an error if @code{x} is neither a @code{nil} nor a
4304 cons cell.  This package simply defines @code{endp} as a synonym
4305 for @code{null}.
4306 @end defun
4307
4308 @defun list-length x
4309 This function returns the length of list @var{x}, exactly like
4310 @code{(length @var{x})}, except that if @var{x} is a circular
4311 list (where the cdr-chain forms a loop rather than terminating
4312 with @code{nil}), this function returns @code{nil}.  (The regular
4313 @code{length} function would get stuck if given a circular list.)
4314 @end defun
4315
4316 @defun last x &optional n
4317 This function returns the last cons, or the @var{n}th-to-last cons,
4318 of the list @var{x}.  If @var{n} is omitted it defaults to 1.
4319 The ``last cons'' means the first cons cell of the list whose
4320 @code{cdr} is not another cons cell.  (For normal lists, the
4321 @code{cdr} of the last cons will be @code{nil}.)  This function
4322 returns @code{nil} if @var{x} is @code{nil} or shorter than
4323 @var{n}.  Note that the last @emph{element} of the list is
4324 @code{(car (last @var{x}))}.
4325 @end defun
4326
4327 @defun butlast x &optional n
4328 This function returns the list @var{x} with the last element,
4329 or the last @var{n} elements, removed.  If @var{n} is greater
4330 than zero it makes a copy of the list so as not to damage the
4331 original list.  In general, @code{(append (butlast @var{x} @var{n})
4332 (last @var{x} @var{n}))} will return a list equal to @var{x}.
4333 @end defun
4334
4335 @defun nbutlast x &optional n
4336 This is a version of @code{butlast} that works by destructively
4337 modifying the @code{cdr} of the appropriate element, rather than
4338 making a copy of the list.
4339 @end defun
4340
4341 @defun list* arg &rest others
4342 This function constructs a list of its arguments.  The final
4343 argument becomes the @code{cdr} of the last cell constructed.
4344 Thus, @code{(list* @var{a} @var{b} @var{c})} is equivalent to
4345 @code{(cons @var{a} (cons @var{b} @var{c}))}, and
4346 @code{(list* @var{a} @var{b} nil)} is equivalent to
4347 @code{(list @var{a} @var{b})}.
4348
4349 (Note that this function really is called @code{list*} in Common
4350 Lisp; it is not a name invented for this package like @code{member*}
4351 or @code{defun*}.)
4352 @end defun
4353
4354 @defun ldiff list sublist
4355 If @var{sublist} is a sublist of @var{list}, i.e., is @code{eq} to
4356 one of the cons cells of @var{list}, then this function returns
4357 a copy of the part of @var{list} up to but not including
4358 @var{sublist}.  For example, @code{(ldiff x (cddr x))} returns
4359 the first two elements of the list @code{x}.  The result is a
4360 copy; the original @var{list} is not modified.  If @var{sublist}
4361 is not a sublist of @var{list}, a copy of the entire @var{list}
4362 is returned.
4363 @end defun
4364
4365 @defun copy-list list
4366 This function returns a copy of the list @var{list}.  It copies
4367 dotted lists like @code{(1 2 . 3)} correctly.
4368 @end defun
4369
4370 @defun copy-tree x &optional vecp
4371 This function returns a copy of the tree of cons cells @var{x}.
4372 Unlike @code{copy-sequence} (and its alias @code{copy-list}),
4373 which copies only along the @code{cdr} direction, this function
4374 copies (recursively) along both the @code{car} and the @code{cdr}
4375 directions.  If @var{x} is not a cons cell, the function simply
4376 returns @var{x} unchanged.  If the optional @var{vecp} argument
4377 is true, this function copies vectors (recursively) as well as
4378 cons cells.
4379 @end defun
4380
4381 @defun tree-equal x y @t{&key :test :test-not :key}
4382 This function compares two trees of cons cells.  If @var{x} and
4383 @var{y} are both cons cells, their @code{car}s and @code{cdr}s are
4384 compared recursively.  If neither @var{x} nor @var{y} is a cons
4385 cell, they are compared by @code{eql}, or according to the
4386 specified test.  The @code{:key} function, if specified, is
4387 applied to the elements of both trees.  @xref{Sequences}.
4388 @end defun
4389
4390 @iftex
4391 @secno=3
4392 @end iftex
4393
4394 @node Substitution of Expressions, Lists as Sets, List Functions, Lists
4395 @section Substitution of Expressions
4396
4397 @noindent
4398 These functions substitute elements throughout a tree of cons
4399 cells.  (@xref{Sequence Functions}, for the @code{substitute}
4400 function, which works on just the top-level elements of a list.)
4401
4402 @defun subst new old tree @t{&key :test :test-not :key}
4403 This function substitutes occurrences of @var{old} with @var{new}
4404 in @var{tree}, a tree of cons cells.  It returns a substituted
4405 tree, which will be a copy except that it may share storage with
4406 the argument @var{tree} in parts where no substitutions occurred.
4407 The original @var{tree} is not modified.  This function recurses
4408 on, and compares against @var{old}, both @code{car}s and @code{cdr}s
4409 of the component cons cells.  If @var{old} is itself a cons cell,
4410 then matching cells in the tree are substituted as usual without
4411 recursively substituting in that cell.  Comparisons with @var{old}
4412 are done according to the specified test (@code{eql} by default).
4413 The @code{:key} function is applied to the elements of the tree
4414 but not to @var{old}.
4415 @end defun
4416
4417 @defun nsubst new old tree @t{&key :test :test-not :key}
4418 This function is like @code{subst}, except that it works by
4419 destructive modification (by @code{setcar} or @code{setcdr})
4420 rather than copying.
4421 @end defun
4422
4423 @findex subst-if
4424 @findex subst-if-not
4425 @findex nsubst-if
4426 @findex nsubst-if-not
4427 The @code{subst-if}, @code{subst-if-not}, @code{nsubst-if}, and
4428 @code{nsubst-if-not} functions are defined similarly.
4429
4430 @defun sublis alist tree @t{&key :test :test-not :key}
4431 This function is like @code{subst}, except that it takes an
4432 association list @var{alist} of @var{old}-@var{new} pairs.
4433 Each element of the tree (after applying the @code{:key}
4434 function, if any), is compared with the @code{car}s of
4435 @var{alist}; if it matches, it is replaced by the corresponding
4436 @code{cdr}.
4437 @end defun
4438
4439 @defun nsublis alist tree @t{&key :test :test-not :key}
4440 This is a destructive version of @code{sublis}.
4441 @end defun
4442
4443 @node Lists as Sets, Association Lists, Substitution of Expressions, Lists
4444 @section Lists as Sets
4445
4446 @noindent
4447 These functions perform operations on lists which represent sets
4448 of elements.
4449
4450 @defun member item list
4451 This MacLisp-compatible function searches @var{list} for an element
4452 which is @code{equal} to @var{item}.  The @code{member} function is
4453 built-in to Emacs 19; this package defines it equivalently in Emacs 18.
4454 See the following function for a Common-Lisp compatible version.
4455 @end defun
4456
4457 @defun member* item list @t{&key :test :test-not :key}
4458 This function searches @var{list} for an element matching @var{item}.
4459 If a match is found, it returns the cons cell whose @code{car} was
4460 the matching element.  Otherwise, it returns @code{nil}.  Elements
4461 are compared by @code{eql} by default; you can use the @code{:test},
4462 @code{:test-not}, and @code{:key} arguments to modify this behavior.
4463 @xref{Sequences}.
4464
4465 Note that this function's name is suffixed by @samp{*} to avoid
4466 the incompatible @code{member} function defined in Emacs 19.
4467 (That function uses @code{equal} for comparisons; it is equivalent
4468 to @code{(member* @var{item} @var{list} :test 'equal)}.)
4469 @end defun
4470
4471 @findex member-if
4472 @findex member-if-not
4473 The @code{member-if} and @code{member-if-not} functions
4474 analogously search for elements which satisfy a given predicate.
4475
4476 @defun tailp sublist list
4477 This function returns @code{t} if @var{sublist} is a sublist of
4478 @var{list}, i.e., if @var{sublist} is @code{eql} to @var{list} or to
4479 any of its @code{cdr}s.
4480 @end defun
4481
4482 @defun adjoin item list @t{&key :test :test-not :key}
4483 This function conses @var{item} onto the front of @var{list},
4484 like @code{(cons @var{item} @var{list})}, but only if @var{item}
4485 is not already present on the list (as determined by @code{member*}).
4486 If a @code{:key} argument is specified, it is applied to
4487 @var{item} as well as to the elements of @var{list} during
4488 the search, on the reasoning that @var{item} is ``about'' to
4489 become part of the list.
4490 @end defun
4491
4492 @defun union list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4493 This function combines two lists which represent sets of items,
4494 returning a list that represents the union of those two sets.
4495 The result list will contain all items which appear in @var{list1}
4496 or @var{list2}, and no others.  If an item appears in both
4497 @var{list1} and @var{list2} it will be copied only once.  If
4498 an item is duplicated in @var{list1} or @var{list2}, it is
4499 undefined whether or not that duplication will survive in the
4500 result list.  The order of elements in the result list is also
4501 undefined.
4502 @end defun
4503
4504 @defun nunion list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4505 This is a destructive version of @code{union}; rather than copying,
4506 it tries to reuse the storage of the argument lists if possible.
4507 @end defun
4508
4509 @defun intersection list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4510 This function computes the intersection of the sets represented
4511 by @var{list1} and @var{list2}.  It returns the list of items
4512 which appear in both @var{list1} and @var{list2}.
4513 @end defun
4514
4515 @defun nintersection list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4516 This is a destructive version of @code{intersection}.  It
4517 tries to reuse storage of @var{list1} rather than copying.
4518 It does @emph{not} reuse the storage of @var{list2}.
4519 @end defun
4520
4521 @defun set-difference list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4522 This function computes the ``set difference'' of @var{list1}
4523 and @var{list2}, i.e., the set of elements that appear in
4524 @var{list1} but @emph{not} in @var{list2}.
4525 @end defun
4526
4527 @defun nset-difference list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4528 This is a destructive @code{set-difference}, which will try
4529 to reuse @var{list1} if possible.
4530 @end defun
4531
4532 @defun set-exclusive-or list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4533 This function computes the ``set exclusive or'' of @var{list1}
4534 and @var{list2}, i.e., the set of elements that appear in
4535 exactly one of @var{list1} and @var{list2}.
4536 @end defun
4537
4538 @defun nset-exclusive-or list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4539 This is a destructive @code{set-exclusive-or}, which will try
4540 to reuse @var{list1} and @var{list2} if possible.
4541 @end defun
4542
4543 @defun subsetp list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4544 This function checks whether @var{list1} represents a subset
4545 of @var{list2}, i.e., whether every element of @var{list1}
4546 also appears in @var{list2}.
4547 @end defun
4548
4549 @node Association Lists, , Lists as Sets, Lists
4550 @section Association Lists
4551
4552 @noindent
4553 An @dfn{association list} is a list representing a mapping from
4554 one set of values to another; any list whose elements are cons
4555 cells is an association list.
4556
4557 @defun assoc* item a-list @t{&key :test :test-not :key}
4558 This function searches the association list @var{a-list} for an
4559 element whose @code{car} matches (in the sense of @code{:test},
4560 @code{:test-not}, and @code{:key}, or by comparison with @code{eql})
4561 a given @var{item}.  It returns the matching element, if any,
4562 otherwise @code{nil}.  It ignores elements of @var{a-list} which
4563 are not cons cells.  (This corresponds to the behavior of
4564 @code{assq} and @code{assoc} in Emacs Lisp; Common Lisp's
4565 @code{assoc} ignores @code{nil}s but considers any other non-cons
4566 elements of @var{a-list} to be an error.)
4567 @end defun
4568
4569 @defun rassoc* item a-list @t{&key :test :test-not :key}
4570 This function searches for an element whose @code{cdr} matches
4571 @var{item}.  If @var{a-list} represents a mapping, this applies
4572 the inverse of the mapping to @var{item}.
4573 @end defun
4574
4575 @defun rassoc item a-list
4576 This function searches like @code{rassoc*} with a @code{:test}
4577 argument of @code{equal}.  It is analogous to Emacs Lisp's
4578 standard @code{assoc} function, which derives from the MacLisp
4579 rather than the Common Lisp tradition.
4580 @end defun
4581
4582 @findex assoc-if
4583 @findex assoc-if-not
4584 @findex rassoc-if
4585 @findex rassoc-if-not
4586 The @code{assoc-if}, @code{assoc-if-not}, @code{rassoc-if},
4587 and @code{rassoc-if-not} functions are defined similarly.
4588
4589 Two simple functions for constructing association lists are:
4590
4591 @defun acons key value alist
4592 This is equivalent to @code{(cons (cons @var{key} @var{value}) @var{alist})}.
4593 @end defun
4594
4595 @defun pairlis keys values &optional alist
4596 This is equivalent to @code{(nconc (mapcar* 'cons @var{keys} @var{values})
4597 @var{alist})}.
4598 @end defun
4599
4600 @node Hash Tables, Structures, Lists, Top
4601 @chapter Hash Tables
4602
4603 @noindent
4604 A @dfn{hash table} is a data structure that maps ``keys'' onto
4605 ``values.''  Keys and values can be arbitrary Lisp data objects.
4606 Hash tables have the property that the time to search for a given
4607 key is roughly constant; simpler data structures like association
4608 lists take time proportional to the number of entries in the list.
4609
4610 @defun make-hash-table @t{&key :test :size}
4611 This function creates and returns a hash-table object whose
4612 function for comparing elements is @code{:test} (@code{eql}
4613 by default), and which is allocated to fit about @code{:size}
4614 elements.  The @code{:size} argument is purely advisory; the
4615 table will stretch automatically if you store more elements in
4616 it.  If @code{:size} is omitted, a reasonable default is used.
4617
4618 Common Lisp allows only @code{eq}, @code{eql}, @code{equal},
4619 and @code{equalp} as legal values for the @code{:test} argument.
4620 In this package, any reasonable predicate function will work,
4621 though if you use something else you should check the details of
4622 the hashing function described below to make sure it is suitable
4623 for your predicate.
4624
4625 Some versions of Emacs (like Lucid Emacs 19) include a built-in
4626 hash table type; in these versions, @code{make-hash-table} with
4627 a test of @code{eq} will use these built-in hash tables.  In all
4628 other cases, it will return a hash-table object which takes the
4629 form of a list with an identifying ``tag'' symbol at the front.
4630 All of the hash table functions in this package can operate on
4631 both types of hash table; normally you will never know which
4632 type is being used.
4633
4634 This function accepts the additional Common Lisp keywords
4635 @code{:rehash-size} and @code{:rehash-threshold}, but it ignores
4636 their values.
4637 @end defun
4638
4639 @defun gethash key table &optional default
4640 This function looks up @var{key} in @var{table}.  If @var{key}
4641 exists in the table, in the sense that it matches any of the existing
4642 keys according to the table's test function, then the associated value
4643 is returned.  Otherwise, @var{default} (or @code{nil}) is returned.
4644
4645 To store new data in the hash table, use @code{setf} on a call to
4646 @code{gethash}.  If @var{key} already exists in the table, the
4647 corresponding value is changed to the stored value.  If @var{key}
4648 does not already exist, a new entry is added to the table and the
4649 table is reallocated to a larger size if necessary.  The @var{default}
4650 argument is allowed but ignored in this case.  The situation is
4651 exactly analogous to that of @code{get*}; @pxref{Property Lists}.
4652 @end defun
4653
4654 @defun remhash key table
4655 This function removes the entry for @var{key} from @var{table}.
4656 If an entry was removed, it returns @code{t}.  If @var{key} does
4657 not appear in the table, it does nothing and returns @code{nil}.
4658 @end defun
4659
4660 @defun clrhash table
4661 This function removes all the entries from @var{table}, leaving
4662 an empty hash table.
4663 @end defun
4664
4665 @defun maphash function table
4666 This function calls @var{function} for each entry in @var{table}.
4667 It passes two arguments to @var{function}, the key and the value
4668 of the given entry.  The return value of @var{function} is ignored;
4669 @var{maphash} itself returns @code{nil}.  @xref{Loop Facility}, for
4670 an alternate way of iterating over hash tables.
4671 @end defun
4672
4673 @defun hash-table-count table
4674 This function returns the number of entries in @var{table}.
4675 @strong{Warning:}  The current implementation of Lucid Emacs 19
4676 hash-tables does not decrement the stored @code{count} when
4677 @code{remhash} removes an entry.  Therefore, the return value of
4678 this function is not dependable if you have used @code{remhash}
4679 on the table and the table's test is @code{eq}.  A slower, but
4680 reliable, way to count the entries is @code{(loop for x being the
4681 hash-keys of @var{table} count t)}.
4682 @end defun
4683
4684 @defun hash-table-p object
4685 This function returns @code{t} if @var{object} is a hash table,
4686 @code{nil} otherwise.  It recognizes both types of hash tables
4687 (both Lucid Emacs built-in tables and tables implemented with
4688 special lists.)
4689 @end defun
4690
4691 Sometimes when dealing with hash tables it is useful to know the
4692 exact ``hash function'' that is used.  This package implements
4693 hash tables using Emacs Lisp ``obarrays,'' which are the same
4694 data structure that Emacs Lisp uses to keep track of symbols.
4695 Each hash table includes an embedded obarray.  Key values given
4696 to @code{gethash} are converted by various means into strings,
4697 which are then looked up in the obarray using @code{intern} and
4698 @code{intern-soft}.  The symbol, or ``bucket,'' corresponding to
4699 a given key string includes as its @code{symbol-value} an association
4700 list of all key-value pairs which hash to that string.  Depending
4701 on the test function, it is possible for many entries to hash to
4702 the same bucket.  For example, if the test is @code{eql}, then the
4703 symbol @code{foo} and two separately built strings @code{"foo"} will
4704 create three entries in the same bucket.  Search time is linear
4705 within buckets, so hash tables will be most effective if you arrange
4706 not to store too many things that hash the same.
4707
4708 The following algorithm is used to convert Lisp objects to hash
4709 strings:
4710
4711 @itemize @bullet
4712 @item
4713 Strings are used directly as hash strings.  (However, if the test
4714 function is @code{equalp}, strings are @code{downcase}d first.)
4715
4716 @item
4717 Symbols are hashed according to their @code{symbol-name}.
4718
4719 @item
4720 Integers are hashed into one of 16 buckets depending on their value
4721 modulo 16.  Floating-point numbers are truncated to integers and
4722 hashed modulo 16.
4723
4724 @item
4725 Cons cells are hashed according to their @code{car}s; nonempty vectors
4726 are hashed according to their first element.
4727
4728 @item
4729 All other types of objects hash into a single bucket named @code{"*"}.
4730 @end itemize
4731
4732 @noindent
4733 Thus, for example, searching among many buffer objects in a hash table
4734 will devolve to a (still fairly fast) linear-time search through a
4735 single bucket, whereas searching for different symbols will be very
4736 fast since each symbol will, in general, hash into its own bucket.
4737
4738 The size of the obarray in a hash table is automatically adjusted
4739 as the number of elements increases.
4740
4741 As a special case, @code{make-hash-table} with a @code{:size} argument
4742 of 0 or 1 will create a hash-table object that uses a single association
4743 list rather than an obarray of many lists.  For very small tables this
4744 structure will be more efficient since lookup does not require
4745 converting the key to a string or looking it up in an obarray.
4746 However, such tables are guaranteed to take time proportional to
4747 their size to do a search.
4748
4749 @iftex
4750 @chapno=18
4751 @end iftex
4752
4753 @node Structures, Assertions, Hash Tables, Top
4754 @chapter Structures
4755
4756 @noindent
4757 The Common Lisp @dfn{structure} mechanism provides a general way
4758 to define data types similar to C's @code{struct} types.  A
4759 structure is a Lisp object containing some number of @dfn{slots},
4760 each of which can hold any Lisp data object.  Functions are
4761 provided for accessing and setting the slots, creating or copying
4762 structure objects, and recognizing objects of a particular structure
4763 type.
4764
4765 In true Common Lisp, each structure type is a new type distinct
4766 from all existing Lisp types.  Since the underlying Emacs Lisp
4767 system provides no way to create new distinct types, this package
4768 implements structures as vectors (or lists upon request) with a
4769 special ``tag'' symbol to identify them.
4770
4771 @defspec defstruct name slots@dots{}
4772 The @code{defstruct} form defines a new structure type called
4773 @var{name}, with the specified @var{slots}.  (The @var{slots}
4774 may begin with a string which documents the structure type.)
4775 In the simplest case, @var{name} and each of the @var{slots}
4776 are symbols.  For example,
4777
4778 @example
4779 (defstruct person name age sex)
4780 @end example
4781
4782 @noindent
4783 defines a struct type called @code{person} which contains three
4784 slots.  Given a @code{person} object @var{p}, you can access those
4785 slots by calling @code{(person-name @var{p})}, @code{(person-age @var{p})},
4786 and @code{(person-sex @var{p})}.  You can also change these slots by
4787 using @code{setf} on any of these place forms:
4788
4789 @example
4790 (incf (person-age birthday-boy))
4791 @end example
4792
4793 You can create a new @code{person} by calling @code{make-person},
4794 which takes keyword arguments @code{:name}, @code{:age}, and
4795 @code{:sex} to specify the initial values of these slots in the
4796 new object.  (Omitting any of these arguments leaves the corresponding
4797 slot ``undefined,'' according to the Common Lisp standard; in Emacs
4798 Lisp, such uninitialized slots are filled with @code{nil}.)
4799
4800 Given a @code{person}, @code{(copy-person @var{p})} makes a new
4801 object of the same type whose slots are @code{eq} to those of @var{p}.
4802
4803 Given any Lisp object @var{x}, @code{(person-p @var{x})} returns
4804 true if @var{x} looks like a @code{person}, false otherwise.  (Again,
4805 in Common Lisp this predicate would be exact; in Emacs Lisp the
4806 best it can do is verify that @var{x} is a vector of the correct
4807 length which starts with the correct tag symbol.)
4808
4809 Accessors like @code{person-name} normally check their arguments
4810 (effectively using @code{person-p}) and signal an error if the
4811 argument is the wrong type.  This check is affected by
4812 @code{(optimize (safety @dots{}))} declarations.  Safety level 1,
4813 the default, uses a somewhat optimized check that will detect all
4814 incorrect arguments, but may use an uninformative error message
4815 (e.g., ``expected a vector'' instead of ``expected a @code{person}'').
4816 Safety level 0 omits all checks except as provided by the underlying
4817 @code{aref} call; safety levels 2 and 3 do rigorous checking that will
4818 always print a descriptive error message for incorrect inputs.
4819 @xref{Declarations}.
4820
4821 @example
4822 (setq dave (make-person :name "Dave" :sex 'male))
4823      @result{} [cl-struct-person "Dave" nil male]
4824 (setq other (copy-person dave))
4825      @result{} [cl-struct-person "Dave" nil male]
4826 (eq dave other)
4827      @result{} nil
4828 (eq (person-name dave) (person-name other))
4829      @result{} t
4830 (person-p dave)
4831      @result{} t
4832 (person-p [1 2 3 4])
4833      @result{} nil
4834 (person-p "Bogus")
4835      @result{} nil
4836 (person-p '[cl-struct-person counterfeit person object])
4837      @result{} t
4838 @end example
4839
4840 In general, @var{name} is either a name symbol or a list of a name
4841 symbol followed by any number of @dfn{struct options}; each @var{slot}
4842 is either a slot symbol or a list of the form @samp{(@var{slot-name}
4843 @var{default-value} @var{slot-options}@dots{})}.  The @var{default-value}
4844 is a Lisp form which is evaluated any time an instance of the
4845 structure type is created without specifying that slot's value.
4846
4847 Common Lisp defines several slot options, but the only one
4848 implemented in this package is @code{:read-only}.  A non-@code{nil}
4849 value for this option means the slot should not be @code{setf}-able;
4850 the slot's value is determined when the object is created and does
4851 not change afterward.
4852
4853 @example
4854 (defstruct person
4855   (name nil :read-only t)
4856   age
4857   (sex 'unknown))
4858 @end example
4859
4860 Any slot options other than @code{:read-only} are ignored.
4861
4862 For obscure historical reasons, structure options take a different
4863 form than slot options.  A structure option is either a keyword
4864 symbol, or a list beginning with a keyword symbol possibly followed
4865 by arguments.  (By contrast, slot options are key-value pairs not
4866 enclosed in lists.)
4867
4868 @example
4869 (defstruct (person (:constructor create-person)
4870                    (:type list)
4871                    :named)
4872   name age sex)
4873 @end example
4874
4875 The following structure options are recognized.
4876
4877 @table @code
4878 @iftex
4879 @itemmax=0 in
4880 @advance@leftskip-.5@tableindent
4881 @end iftex
4882 @item :conc-name
4883 The argument is a symbol whose print name is used as the prefix for
4884 the names of slot accessor functions.  The default is the name of
4885 the struct type followed by a hyphen.  The option @code{(:conc-name p-)}
4886 would change this prefix to @code{p-}.  Specifying @code{nil} as an
4887 argument means no prefix, so that the slot names themselves are used
4888 to name the accessor functions.
4889
4890 @item :constructor
4891 In the simple case, this option takes one argument which is an
4892 alternate name to use for the constructor function.  The default
4893 is @code{make-@var{name}}, e.g., @code{make-person}.  The above
4894 example changes this to @code{create-person}.  Specifying @code{nil}
4895 as an argument means that no standard constructor should be
4896 generated at all.
4897
4898 In the full form of this option, the constructor name is followed
4899 by an arbitrary argument list.  @xref{Program Structure}, for a
4900 description of the format of Common Lisp argument lists.  All
4901 options, such as @code{&rest} and @code{&key}, are supported.
4902 The argument names should match the slot names; each slot is
4903 initialized from the corresponding argument.  Slots whose names
4904 do not appear in the argument list are initialized based on the
4905 @var{default-value} in their slot descriptor.  Also, @code{&optional}
4906 and @code{&key} arguments which don't specify defaults take their
4907 defaults from the slot descriptor.  It is legal to include arguments
4908 which don't correspond to slot names; these are useful if they are
4909 referred to in the defaults for optional, keyword, or @code{&aux}
4910 arguments which @emph{do} correspond to slots.
4911
4912 You can specify any number of full-format @code{:constructor}
4913 options on a structure.  The default constructor is still generated
4914 as well unless you disable it with a simple-format @code{:constructor}
4915 option.
4916
4917 @example
4918 (defstruct
4919  (person
4920   (:constructor nil)   ; no default constructor
4921   (:constructor new-person (name sex &optional (age 0)))
4922   (:constructor new-hound (&key (name "Rover")
4923                                 (dog-years 0)
4924                            &aux (age (* 7 dog-years))
4925                                 (sex 'canine))))
4926  name age sex)
4927 @end example
4928
4929 The first constructor here takes its arguments positionally rather
4930 than by keyword.  (In official Common Lisp terminology, constructors
4931 that work By Order of Arguments instead of by keyword are called
4932 ``BOA constructors.''  No, I'm not making this up.)  For example,
4933 @code{(new-person "Jane" 'female)} generates a person whose slots
4934 are @code{"Jane"}, 0, and @code{female}, respectively.
4935
4936 The second constructor takes two keyword arguments, @code{:name},
4937 which initializes the @code{name} slot and defaults to @code{"Rover"},
4938 and @code{:dog-years}, which does not itself correspond to a slot
4939 but which is used to initialize the @code{age} slot.  The @code{sex}
4940 slot is forced to the symbol @code{canine} with no syntax for
4941 overriding it.
4942
4943 @item :copier
4944 The argument is an alternate name for the copier function for
4945 this type.  The default is @code{copy-@var{name}}.  @code{nil}
4946 means not to generate a copier function.  (In this implementation,
4947 all copier functions are simply synonyms for @code{copy-sequence}.)
4948
4949 @item :predicate
4950 The argument is an alternate name for the predicate which recognizes
4951 objects of this type.  The default is @code{@var{name}-p}.  @code{nil}
4952 means not to generate a predicate function.  (If the @code{:type}
4953 option is used without the @code{:named} option, no predicate is
4954 ever generated.)
4955
4956 In true Common Lisp, @code{typep} is always able to recognize a
4957 structure object even if @code{:predicate} was used.  In this
4958 package, @code{typep} simply looks for a function called
4959 @code{@var{typename}-p}, so it will work for structure types
4960 only if they used the default predicate name.
4961
4962 @item :include
4963 This option implements a very limited form of C++-style inheritance.
4964 The argument is the name of another structure type previously
4965 created with @code{defstruct}.  The effect is to cause the new
4966 structure type to inherit all of the included structure's slots
4967 (plus, of course, any new slots described by this struct's slot
4968 descriptors).  The new structure is considered a ``specialization''
4969 of the included one.  In fact, the predicate and slot accessors
4970 for the included type will also accept objects of the new type.
4971
4972 If there are extra arguments to the @code{:include} option after
4973 the included-structure name, these options are treated as replacement
4974 slot descriptors for slots in the included structure, possibly with
4975 modified default values.  Borrowing an example from Steele:
4976
4977 @example
4978 (defstruct person name (age 0) sex)
4979      @result{} person
4980 (defstruct (astronaut (:include person (age 45)))
4981   helmet-size
4982   (favorite-beverage 'tang))
4983      @result{} astronaut
4984
4985 (setq joe (make-person :name "Joe"))
4986      @result{} [cl-struct-person "Joe" 0 nil]
4987 (setq buzz (make-astronaut :name "Buzz"))
4988      @result{} [cl-struct-astronaut "Buzz" 45 nil nil tang]
4989
4990 (list (person-p joe) (person-p buzz))
4991      @result{} (t t)
4992 (list (astronaut-p joe) (astronaut-p buzz))
4993      @result{} (nil t)
4994
4995 (person-name buzz)
4996      @result{} "Buzz"
4997 (astronaut-name joe)
4998      @result{} error: "astronaut-name accessing a non-astronaut"
4999 @end example
5000
5001 Thus, if @code{astronaut} is a specialization of @code{person},
5002 then every @code{astronaut} is also a @code{person} (but not the
5003 other way around).  Every @code{astronaut} includes all the slots
5004 of a @code{person}, plus extra slots that are specific to
5005 astronauts.  Operations that work on people (like @code{person-name})
5006 work on astronauts just like other people.
5007
5008 @item :print-function
5009 In full Common Lisp, this option allows you to specify a function
5010 which is called to print an instance of the structure type.  The
5011 Emacs Lisp system offers no hooks into the Lisp printer which would
5012 allow for such a feature, so this package simply ignores
5013 @code{:print-function}.
5014
5015 @item :type
5016 The argument should be one of the symbols @code{vector} or @code{list}.
5017 This tells which underlying Lisp data type should be used to implement
5018 the new structure type.  Vectors are used by default, but
5019 @code{(:type list)} will cause structure objects to be stored as
5020 lists instead.
5021
5022 The vector representation for structure objects has the advantage
5023 that all structure slots can be accessed quickly, although creating
5024 vectors is a bit slower in Emacs Lisp.  Lists are easier to create,
5025 but take a relatively long time accessing the later slots.
5026
5027 @item :named
5028 This option, which takes no arguments, causes a characteristic ``tag''
5029 symbol to be stored at the front of the structure object.  Using
5030 @code{:type} without also using @code{:named} will result in a
5031 structure type stored as plain vectors or lists with no identifying
5032 features.
5033
5034 The default, if you don't specify @code{:type} explicitly, is to
5035 use named vectors.  Therefore, @code{:named} is only useful in
5036 conjunction with @code{:type}.
5037
5038 @example
5039 (defstruct (person1) name age sex)
5040 (defstruct (person2 (:type list) :named) name age sex)
5041 (defstruct (person3 (:type list)) name age sex)
5042
5043 (setq p1 (make-person1))
5044      @result{} [cl-struct-person1 nil nil nil]
5045 (setq p2 (make-person2))
5046      @result{} (person2 nil nil nil)
5047 (setq p3 (make-person3))
5048      @result{} (nil nil nil)
5049
5050 (person1-p p1)
5051      @result{} t
5052 (person2-p p2)
5053      @result{} t
5054 (person3-p p3)
5055      @result{} error: function person3-p undefined
5056 @end example
5057
5058 Since unnamed structures don't have tags, @code{defstruct} is not
5059 able to make a useful predicate for recognizing them.  Also,
5060 accessors like @code{person3-name} will be generated but they
5061 will not be able to do any type checking.  The @code{person3-name}
5062 function, for example, will simply be a synonym for @code{car} in
5063 this case.  By contrast, @code{person2-name} is able to verify
5064 that its argument is indeed a @code{person2} object before
5065 proceeding.
5066
5067 @item :initial-offset
5068 The argument must be a nonnegative integer.  It specifies a
5069 number of slots to be left ``empty'' at the front of the
5070 structure.  If the structure is named, the tag appears at the
5071 specified position in the list or vector; otherwise, the first
5072 slot appears at that position.  Earlier positions are filled
5073 with @code{nil} by the constructors and ignored otherwise.  If
5074 the type @code{:include}s another type, then @code{:initial-offset}
5075 specifies a number of slots to be skipped between the last slot
5076 of the included type and the first new slot.
5077 @end table
5078 @end defspec
5079
5080 Except as noted, the @code{defstruct} facility of this package is
5081 entirely compatible with that of Common Lisp.
5082
5083 @iftex
5084 @chapno=23
5085 @end iftex
5086
5087 @node Assertions, Efficiency Concerns, Structures, Top
5088 @chapter Assertions and Errors
5089
5090 @noindent
5091 This section describes two macros that test @dfn{assertions}, i.e.,
5092 conditions which must be true if the program is operating correctly.
5093 Assertions never add to the behavior of a Lisp program; they simply
5094 make ``sanity checks'' to make sure everything is as it should be.
5095
5096 If the optimization property @code{speed} has been set to 3, and
5097 @code{safety} is less than 3, then the byte-compiler will optimize
5098 away the following assertions.  Because assertions might be optimized
5099 away, it is a bad idea for them to include side-effects.
5100
5101 @defspec assert test-form [show-args string args@dots{}]
5102 This form verifies that @var{test-form} is true (i.e., evaluates to
5103 a non-@code{nil} value).  If so, it returns @code{nil}.  If the test
5104 is not satisfied, @code{assert} signals an error.
5105
5106 A default error message will be supplied which includes @var{test-form}.
5107 You can specify a different error message by including a @var{string}
5108 argument plus optional extra arguments.  Those arguments are simply
5109 passed to @code{error} to signal the error.
5110
5111 If the optional second argument @var{show-args} is @code{t} instead
5112 of @code{nil}, then the error message (with or without @var{string})
5113 will also include all non-constant arguments of the top-level
5114 @var{form}.  For example:
5115
5116 @example
5117 (assert (> x 10) t "x is too small: %d")
5118 @end example
5119
5120 This usage of @var{show-args} is an extension to Common Lisp.  In
5121 true Common Lisp, the second argument gives a list of @var{places}
5122 which can be @code{setf}'d by the user before continuing from the
5123 error.  Since Emacs Lisp does not support continuable errors, it
5124 makes no sense to specify @var{places}.
5125 @end defspec
5126
5127 @defspec check-type form type [string]
5128 This form verifies that @var{form} evaluates to a value of type
5129 @var{type}.  If so, it returns @code{nil}.  If not, @code{check-type}
5130 signals a @code{wrong-type-argument} error.  The default error message
5131 lists the erroneous value along with @var{type} and @var{form}
5132 themselves.  If @var{string} is specified, it is included in the
5133 error message in place of @var{type}.  For example:
5134
5135 @example
5136 (check-type x (integer 1 *) "a positive integer")
5137 @end example
5138
5139 @xref{Type Predicates}, for a description of the type specifiers
5140 that may be used for @var{type}.
5141
5142 Note that in Common Lisp, the first argument to @code{check-type}
5143 must be a @var{place} suitable for use by @code{setf}, because
5144 @code{check-type} signals a continuable error that allows the
5145 user to modify @var{place}.
5146 @end defspec
5147
5148 The following error-related macro is also defined:
5149
5150 @defspec ignore-errors forms@dots{}
5151 This executes @var{forms} exactly like a @code{progn}, except that
5152 errors are ignored during the @var{forms}.  More precisely, if
5153 an error is signalled then @code{ignore-errors} immediately
5154 aborts execution of the @var{forms} and returns @code{nil}.
5155 If the @var{forms} complete successfully, @code{ignore-errors}
5156 returns the result of the last @var{form}.
5157 @end defspec
5158
5159 @node Efficiency Concerns, Common Lisp Compatibility, Assertions, Top
5160 @appendix Efficiency Concerns
5161
5162 @appendixsec Macros
5163
5164 @noindent
5165 Many of the advanced features of this package, such as @code{defun*},
5166 @code{loop}, and @code{setf}, are implemented as Lisp macros.  In
5167 byte-compiled code, these complex notations will be expanded into
5168 equivalent Lisp code which is simple and efficient.  For example,
5169 the forms
5170
5171 @example
5172 (incf i n)
5173 (push x (car p))
5174 @end example
5175
5176 @noindent
5177 are expanded at compile-time to the Lisp forms
5178
5179 @example
5180 (setq i (+ i n))
5181 (setcar p (cons x (car p)))
5182 @end example
5183
5184 @noindent
5185 which are the most efficient ways of doing these respective operations
5186 in Lisp.  Thus, there is no performance penalty for using the more
5187 readable @code{incf} and @code{push} forms in your compiled code.
5188
5189 @emph{Interpreted} code, on the other hand, must expand these macros
5190 every time they are executed.  For this reason it is strongly
5191 recommended that code making heavy use of macros be compiled.
5192 (The features labelled ``Special Form'' instead of ``Function'' in
5193 this manual are macros.)  A loop using @code{incf} a hundred times
5194 will execute considerably faster if compiled, and will also
5195 garbage-collect less because the macro expansion will not have
5196 to be generated, used, and thrown away a hundred times.
5197
5198 You can find out how a macro expands by using the
5199 @code{cl-prettyexpand} function.
5200
5201 @defun cl-prettyexpand form &optional full
5202 This function takes a single Lisp form as an argument and inserts
5203 a nicely formatted copy of it in the current buffer (which must be
5204 in Lisp mode so that indentation works properly).  It also expands
5205 all Lisp macros which appear in the form.  The easiest way to use
5206 this function is to go to the @code{*scratch*} buffer and type, say,
5207
5208 @example
5209 (cl-prettyexpand '(loop for x below 10 collect x))
5210 @end example
5211
5212 @noindent
5213 and type @kbd{C-x C-e} immediately after the closing parenthesis;
5214 the expansion
5215
5216 @example
5217 (block nil
5218   (let* ((x 0)
5219          (G1004 nil))
5220     (while (< x 10)
5221       (setq G1004 (cons x G1004))
5222       (setq x (+ x 1)))
5223     (nreverse G1004)))
5224 @end example
5225
5226 @noindent
5227 will be inserted into the buffer.  (The @code{block} macro is
5228 expanded differently in the interpreter and compiler, so
5229 @code{cl-prettyexpand} just leaves it alone.  The temporary
5230 variable @code{G1004} was created by @code{gensym}.)
5231
5232 If the optional argument @var{full} is true, then @emph{all}
5233 macros are expanded, including @code{block}, @code{eval-when},
5234 and compiler macros.  Expansion is done as if @var{form} were
5235 a top-level form in a file being compiled.  For example,
5236
5237 @example
5238 (cl-prettyexpand '(pushnew 'x list))
5239      @print{} (setq list (adjoin 'x list))
5240 (cl-prettyexpand '(pushnew 'x list) t)
5241      @print{} (setq list (if (memq 'x list) list (cons 'x list)))
5242 (cl-prettyexpand '(caddr (member* 'a list)) t)
5243      @print{} (car (cdr (cdr (memq 'a list))))
5244 @end example
5245
5246 Note that @code{adjoin}, @code{caddr}, and @code{member*} all
5247 have built-in compiler macros to optimize them in common cases.
5248 @end defun
5249
5250 @ifinfo
5251 @example
5252
5253 @end example
5254 @end ifinfo
5255 @appendixsec Error Checking
5256
5257 @noindent
5258 Common Lisp compliance has in general not been sacrificed for the
5259 sake of efficiency.  A few exceptions have been made for cases
5260 where substantial gains were possible at the expense of marginal
5261 incompatibility.  One example is the use of @code{memq} (which is
5262 treated very efficiently by the byte-compiler) to scan for keyword
5263 arguments; this can become confused in rare cases when keyword
5264 symbols are used as both keywords and data values at once.  This
5265 is extremely unlikely to occur in practical code, and the use of
5266 @code{memq} allows functions with keyword arguments to be nearly
5267 as fast as functions that use @code{&optional} arguments.
5268
5269 The Common Lisp standard (as embodied in Steele's book) uses the
5270 phrase ``it is an error if'' to indicate a situation which is not
5271 supposed to arise in complying programs; implementations are strongly
5272 encouraged but not required to signal an error in these situations.
5273 This package sometimes omits such error checking in the interest of
5274 compactness and efficiency.  For example, @code{do} variable
5275 specifiers are supposed to be lists of one, two, or three forms;
5276 extra forms are ignored by this package rather than signalling a
5277 syntax error.  The @code{endp} function is simply a synonym for
5278 @code{null} in this package.  Functions taking keyword arguments
5279 will accept an odd number of arguments, treating the trailing
5280 keyword as if it were followed by the value @code{nil}.
5281
5282 Argument lists (as processed by @code{defun*} and friends)
5283 @emph{are} checked rigorously except for the minor point just
5284 mentioned; in particular, keyword arguments are checked for
5285 validity, and @code{&allow-other-keys} and @code{:allow-other-keys}
5286 are fully implemented.  Keyword validity checking is slightly
5287 time consuming (though not too bad in byte-compiled code);
5288 you can use @code{&allow-other-keys} to omit this check.  Functions
5289 defined in this package such as @code{find} and @code{member*}
5290 do check their keyword arguments for validity.
5291
5292 @ifinfo
5293 @example
5294
5295 @end example
5296 @end ifinfo
5297 @appendixsec Optimizing Compiler
5298
5299 @noindent
5300 The byte-compiler that comes with Emacs 18 normally fails to expand
5301 macros that appear in top-level positions in the file (i.e., outside
5302 of @code{defun}s or other enclosing forms).  This would have
5303 disastrous consequences to programs that used such top-level macros
5304 as @code{defun*}, @code{eval-when}, and @code{defstruct}.  To
5305 work around this problem, the @dfn{CL} package patches the Emacs
5306 18 compiler to expand top-level macros.  This patch will apply to
5307 your own macros, too, if they are used in a top-level context.
5308 The patch will not harm versions of the Emacs 18 compiler which
5309 have already had a similar patch applied, nor will it affect the
5310 optimizing Emacs 19 byte-compiler written by Jamie Zawinski and
5311 Hallvard Furuseth.  The patch is applied to the byte compiler's
5312 code in Emacs' memory, @emph{not} to the @file{bytecomp.elc} file
5313 stored on disk.
5314
5315 The Emacs 19 compiler (for Emacs 18) is available from various
5316 Emacs Lisp archive sites such as @code{archive.cis.ohio-state.edu}.
5317 Its use is highly recommended; many of the Common Lisp macros emit
5318 code which can be improved by optimization.  In particular,
5319 @code{block}s (whether explicit or implicit in constructs like
5320 @code{defun*} and @code{loop}) carry a fair run-time penalty; the
5321 optimizing compiler removes @code{block}s which are not actually
5322 referenced by @code{return} or @code{return-from} inside the block.
5323
5324 @node Common Lisp Compatibility, Old CL Compatibility, Efficiency Concerns, Top
5325 @appendix Common Lisp Compatibility
5326
5327 @noindent
5328 Following is a list of all known incompatibilities between this
5329 package and Common Lisp as documented in Steele (2nd edition).
5330
5331 Certain function names, such as @code{member}, @code{assoc}, and
5332 @code{floor}, were already taken by (incompatible) Emacs Lisp
5333 functions; this package appends @samp{*} to the names of its
5334 Common Lisp versions of these functions.
5335
5336 The word @code{defun*} is required instead of @code{defun} in order
5337 to use extended Common Lisp argument lists in a function.  Likewise,
5338 @code{defmacro*} and @code{function*} are versions of those forms
5339 which understand full-featured argument lists.  The @code{&whole}
5340 keyword does not work in @code{defmacro} argument lists (except
5341 inside recursive argument lists).
5342
5343 In order to allow an efficient implementation, keyword arguments use
5344 a slightly cheesy parser which may be confused if a keyword symbol
5345 is passed as the @emph{value} of another keyword argument.
5346 (Specifically, @code{(memq :@var{keyword} @var{rest-of-arguments})}
5347 is used to scan for @code{:@var{keyword}} among the supplied
5348 keyword arguments.)
5349
5350 The @code{eql} and @code{equal} predicates do not distinguish
5351 between IEEE floating-point plus and minus zero.  The @code{equalp}
5352 predicate has several differences with Common Lisp; @pxref{Predicates}.
5353
5354 The @code{setf} mechanism is entirely compatible, except that
5355 setf-methods return a list of five values rather than five
5356 values directly.  Also, the new ``@code{setf} function'' concept
5357 (typified by @code{(defun (setf foo) @dots{})}) is not implemented.
5358
5359 The @code{do-all-symbols} form is the same as @code{do-symbols}
5360 with no @var{obarray} argument.  In Common Lisp, this form would
5361 iterate over all symbols in all packages.  Since Emacs obarrays
5362 are not a first-class package mechanism, there is no way for
5363 @code{do-all-symbols} to locate any but the default obarray.
5364
5365 The @code{loop} macro is complete except that @code{loop-finish}
5366 and type specifiers are unimplemented.
5367
5368 The multiple-value return facility treats lists as multiple
5369 values, since Emacs Lisp cannot support multiple return values
5370 directly.  The macros will be compatible with Common Lisp if
5371 @code{values} or @code{values-list} is always used to return to
5372 a @code{multiple-value-bind} or other multiple-value receiver;
5373 if @code{values} is used without @code{multiple-value-@dots{}}
5374 or vice-versa the effect will be different from Common Lisp.
5375
5376 Many Common Lisp declarations are ignored, and others match
5377 the Common Lisp standard in concept but not in detail.  For
5378 example, local @code{special} declarations, which are purely
5379 advisory in Emacs Lisp, do not rigorously obey the scoping rules
5380 set down in Steele's book.
5381
5382 The variable @code{*gensym-counter*} starts out with a pseudo-random
5383 value rather than with zero.  This is to cope with the fact that
5384 generated symbols become interned when they are written to and
5385 loaded back from a file.
5386
5387 The @code{defstruct} facility is compatible, except that structures
5388 are of type @code{:type vector :named} by default rather than some
5389 special, distinct type.  Also, the @code{:type} slot option is ignored.
5390
5391 The second argument of @code{check-type} is treated differently.
5392
5393 @node Old CL Compatibility, Porting Common Lisp, Common Lisp Compatibility, Top
5394 @appendix Old CL Compatibility
5395
5396 @noindent
5397 Following is a list of all known incompatibilities between this package
5398 and the older Quiroz @file{cl.el} package.
5399
5400 This package's emulation of multiple return values in functions is
5401 incompatible with that of the older package.  That package attempted
5402 to come as close as possible to true Common Lisp multiple return
5403 values; unfortunately, it could not be 100% reliable and so was prone
5404 to occasional surprises if used freely.  This package uses a simpler
5405 method, namely replacing multiple values with lists of values, which
5406 is more predictable though more noticeably different from Common Lisp.
5407
5408 The @code{defkeyword} form and @code{keywordp} function are not
5409 implemented in this package.
5410
5411 The @code{member}, @code{floor}, @code{ceiling}, @code{truncate},
5412 @code{round}, @code{mod}, and @code{rem} functions are suffixed
5413 by @samp{*} in this package to avoid collision with existing
5414 functions in Emacs 18 or Emacs 19.  The older package simply
5415 redefined these functions, overwriting the built-in meanings and
5416 causing serious portability problems with Emacs 19.  (Some more
5417 recent versions of the Quiroz package changed the names to
5418 @code{cl-member}, etc.; this package defines the latter names as
5419 aliases for @code{member*}, etc.)
5420
5421 Certain functions in the old package which were buggy or inconsistent
5422 with the Common Lisp standard are incompatible with the conforming
5423 versions in this package.  For example, @code{eql} and @code{member}
5424 were synonyms for @code{eq} and @code{memq} in that package, @code{setf}
5425 failed to preserve correct order of evaluation of its arguments, etc.
5426
5427 Finally, unlike the older package, this package is careful to
5428 prefix all of its internal names with @code{cl-}.  Except for a
5429 few functions which are explicitly defined as additional features
5430 (such as @code{floatp-safe} and @code{letf}), this package does not
5431 export any non-@samp{cl-} symbols which are not also part of Common
5432 Lisp.
5433
5434 @ifinfo
5435 @example
5436
5437 @end example
5438 @end ifinfo
5439 @appendixsec The @code{cl-compat} package
5440
5441 @noindent
5442 The @dfn{CL} package includes emulations of some features of the
5443 old @file{cl.el}, in the form of a compatibility package
5444 @code{cl-compat}.  To use it, put @code{(require 'cl-compat)} in
5445 your program.
5446
5447 The old package defined a number of internal routines without
5448 @code{cl-} prefixes or other annotations.  Call to these routines
5449 may have crept into existing Lisp code.  @code{cl-compat}
5450 provides emulations of the following internal routines:
5451 @code{pair-with-newsyms}, @code{zip-lists}, @code{unzip-lists},
5452 @code{reassemble-arglists}, @code{duplicate-symbols-p},
5453 @code{safe-idiv}.
5454
5455 Some @code{setf} forms translated into calls to internal
5456 functions that user code might call directly.  The functions
5457 @code{setnth}, @code{setnthcdr}, and @code{setelt} fall in
5458 this category; they are defined by @code{cl-compat}, but the
5459 best fix is to change to use @code{setf} properly.
5460
5461 The @code{cl-compat} file defines the keyword functions
5462 @code{keywordp}, @code{keyword-of}, and @code{defkeyword},
5463 which are not defined by the new @dfn{CL} package because the
5464 use of keywords as data is discouraged.
5465
5466 The @code{build-klist} mechanism for parsing keyword arguments
5467 is emulated by @code{cl-compat}; the @code{with-keyword-args}
5468 macro is not, however, and in any case it's best to change to
5469 use the more natural keyword argument processing offered by
5470 @code{defun*}.
5471
5472 Multiple return values are treated differently by the two
5473 Common Lisp packages.  The old package's method was more
5474 compatible with true Common Lisp, though it used heuristics
5475 that caused it to report spurious multiple return values in
5476 certain cases.  The @code{cl-compat} package defines a set
5477 of multiple-value macros that are compatible with the old
5478 CL package; again, they are heuristic in nature, but they
5479 are guaranteed to work in any case where the old package's
5480 macros worked.  To avoid name collision with the ``official''
5481 multiple-value facilities, the ones in @code{cl-compat} have
5482 capitalized names:  @code{Values}, @code{Values-list},
5483 @code{Multiple-value-bind}, etc.
5484
5485 The functions @code{cl-floor}, @code{cl-ceiling}, @code{cl-truncate},
5486 and @code{cl-round} are defined by @code{cl-compat} to use the
5487 old-style multiple-value mechanism, just as they did in the old
5488 package.  The newer @code{floor*} and friends return their two
5489 results in a list rather than as multiple values.  Note that
5490 older versions of the old package used the unadorned names
5491 @code{floor}, @code{ceiling}, etc.; @code{cl-compat} cannot use
5492 these names because they conflict with Emacs 19 built-ins.
5493
5494 @node Porting Common Lisp, Function Index, Old CL Compatibility, Top
5495 @appendix Porting Common Lisp
5496
5497 @noindent
5498 This package is meant to be used as an extension to Emacs Lisp,
5499 not as an Emacs implementation of true Common Lisp.  Some of the
5500 remaining differences between Emacs Lisp and Common Lisp make it
5501 difficult to port large Common Lisp applications to Emacs.  For
5502 one, some of the features in this package are not fully compliant
5503 with ANSI or Steele; @pxref{Common Lisp Compatibility}.  But there
5504 are also quite a few features that this package does not provide
5505 at all.  Here are some major omissions that you will want watch out
5506 for when bringing Common Lisp code into Emacs.
5507
5508 @itemize @bullet
5509 @item
5510 Case-insensitivity.  Symbols in Common Lisp are case-insensitive
5511 by default.  Some programs refer to a function or variable as
5512 @code{foo} in one place and @code{Foo} or @code{FOO} in another.
5513 Emacs Lisp will treat these as three distinct symbols.
5514
5515 Some Common Lisp code is written in all upper-case.  While Emacs
5516 is happy to let the program's own functions and variables use
5517 this convention, calls to Lisp builtins like @code{if} and
5518 @code{defun} will have to be changed to lower-case.
5519
5520 @item
5521 Lexical scoping.  In Common Lisp, function arguments and @code{let}
5522 bindings apply only to references physically within their bodies
5523 (or within macro expansions in their bodies).  Emacs Lisp, by
5524 contrast, uses @dfn{dynamic scoping} wherein a binding to a
5525 variable is visible even inside functions called from the body.
5526
5527 Variables in Common Lisp can be made dynamically scoped by
5528 declaring them @code{special} or using @code{defvar}.  In Emacs
5529 Lisp it is as if all variables were declared @code{special}.
5530
5531 Often you can use code that was written for lexical scoping
5532 even in a dynamically scoped Lisp, but not always.  Here is
5533 an example of a Common Lisp code fragment that would fail in
5534 Emacs Lisp:
5535
5536 @example
5537 (defun map-odd-elements (func list)
5538   (loop for x in list
5539         for flag = t then (not flag)
5540         collect (if flag x (funcall func x))))
5541
5542 (defun add-odd-elements (list x)
5543   (map-odd-elements (function (lambda (a) (+ a x))) list))
5544 @end example
5545
5546 @noindent
5547 In Common Lisp, the two functions' usages of @code{x} are completely
5548 independent.  In Emacs Lisp, the binding to @code{x} made by
5549 @code{add-odd-elements} will have been hidden by the binding
5550 in @code{map-odd-elements} by the time the @code{(+ a x)} function
5551 is called.
5552
5553 (This package avoids such problems in its own mapping functions
5554 by using names like @code{cl-x} instead of @code{x} internally;
5555 as long as you don't use the @code{cl-} prefix for your own
5556 variables no collision can occur.)
5557
5558 @xref{Lexical Bindings}, for a description of the @code{lexical-let}
5559 form which establishes a Common Lisp-style lexical binding, and some
5560 examples of how it differs from Emacs' regular @code{let}.
5561
5562 @item
5563 Common Lisp allows the shorthand @code{#'x} to stand for
5564 @code{(function x)}, just as @code{'x} stands for @code{(quote x)}.
5565 In Common Lisp, one traditionally uses @code{#'} notation when
5566 referring to the name of a function.  In Emacs Lisp, it works
5567 just as well to use a regular quote:
5568
5569 @example
5570 (loop for x in y by #'cddr collect (mapcar #'plusp x))  ; Common Lisp
5571 (loop for x in y by 'cddr collect (mapcar 'plusp x))    ; Emacs Lisp
5572 @end example
5573
5574 When @code{#'} introduces a @code{lambda} form, it is best to
5575 write out @code{(function ...)} longhand in Emacs Lisp.  You can
5576 use a regular quote, but then the byte-compiler won't know that
5577 the @code{lambda} expression is code that can be compiled.
5578
5579 @example
5580 (mapcar #'(lambda (x) (* x 2)) list)            ; Common Lisp
5581 (mapcar (function (lambda (x) (* x 2))) list)   ; Emacs Lisp
5582 @end example
5583
5584 Lucid Emacs supports @code{#'} notation starting with version 19.8.
5585
5586 @item
5587 Reader macros.  Common Lisp includes a second type of macro that
5588 works at the level of individual characters.  For example, Common
5589 Lisp implements the quote notation by a reader macro called @code{'},
5590 whereas Emacs Lisp's parser just treats quote as a special case.
5591 Some Lisp packages use reader macros to create special syntaxes
5592 for themselves, which the Emacs parser is incapable of reading.
5593
5594 @item
5595 Other syntactic features.  Common Lisp provides a number of
5596 notations beginning with @code{#} that the Emacs Lisp parser
5597 won't understand.  For example, @samp{#| ... |#} is an
5598 alternate comment notation, and @samp{#+lucid (foo)} tells
5599 the parser to ignore the @code{(foo)} except in Lucid Common
5600 Lisp.
5601
5602 The number prefixes `#b', `#o', and `#x', however, are supported
5603 by the Emacs Lisp parser to represent numbers in binary, octal,
5604 and hexadecimal notation (or radix), just like in Common Lisp.
5605
5606 @item
5607 Packages.  In Common Lisp, symbols are divided into @dfn{packages}.
5608 Symbols that are Lisp built-ins are typically stored in one package;
5609 symbols that are vendor extensions are put in another, and each
5610 application program would have a package for its own symbols.
5611 Certain symbols are ``exported'' by a package and others are
5612 internal; certain packages ``use'' or import the exported symbols
5613 of other packages.  To access symbols that would not normally be
5614 visible due to this importing and exporting, Common Lisp provides
5615 a syntax like @code{package:symbol} or @code{package::symbol}.
5616
5617 Emacs Lisp has a single namespace for all interned symbols, and
5618 then uses a naming convention of putting a prefix like @code{cl-}
5619 in front of the name.  Some Emacs packages adopt the Common Lisp-like
5620 convention of using @code{cl:} or @code{cl::} as the prefix.
5621 However, the Emacs parser does not understand colons and just
5622 treats them as part of the symbol name.  Thus, while @code{mapcar}
5623 and @code{lisp:mapcar} may refer to the same symbol in Common
5624 Lisp, they are totally distinct in Emacs Lisp.  Common Lisp
5625 programs which refer to a symbol by the full name sometimes
5626 and the short name other times will not port cleanly to Emacs.
5627
5628 Emacs Lisp does have a concept of ``obarrays,'' which are
5629 package-like collections of symbols, but this feature is not
5630 strong enough to be used as a true package mechanism.
5631
5632 @item
5633 Keywords.  The notation @code{:test-not} in Common Lisp really
5634 is a shorthand for @code{keyword:test-not}; keywords are just
5635 symbols in a built-in @code{keyword} package with the special
5636 property that all its symbols are automatically self-evaluating.
5637 Common Lisp programs often use keywords liberally to avoid
5638 having to use quotes.
5639
5640 In Emacs Lisp a keyword is just a symbol whose name begins with
5641 a colon; since the Emacs parser does not treat them specially,
5642 they have to be explicitly made self-evaluating by a statement
5643 like @code{(setq :test-not ':test-not)}.  This package arranges
5644 to execute such a statement whenever @code{defun*} or some
5645 other form sees a keyword being used as an argument.  Common
5646 Lisp code that assumes that a symbol @code{:mumble} will be
5647 self-evaluating even though it was never introduced by a
5648 @code{defun*} will have to be fixed.
5649
5650 @item
5651 The @code{format} function is quite different between Common
5652 Lisp and Emacs Lisp.  It takes an additional ``destination''
5653 argument before the format string.  A destination of @code{nil}
5654 means to format to a string as in Emacs Lisp; a destination
5655 of @code{t} means to write to the terminal (similar to
5656 @code{message} in Emacs).  Also, format control strings are
5657 utterly different; @code{~} is used instead of @code{%} to
5658 introduce format codes, and the set of available codes is
5659 much richer.  There are no notations like @code{\n} for
5660 string literals; instead, @code{format} is used with the
5661 ``newline'' format code, @code{~%}.  More advanced formatting
5662 codes provide such features as paragraph filling, case
5663 conversion, and even loops and conditionals.
5664
5665 While it would have been possible to implement most of Common
5666 Lisp @code{format} in this package (under the name @code{format*},
5667 of course), it was not deemed worthwhile.  It would have required
5668 a huge amount of code to implement even a decent subset of
5669 @code{format*}, yet the functionality it would provide over
5670 Emacs Lisp's @code{format} would rarely be useful.
5671
5672 @item
5673 Vector constants use square brackets in Emacs Lisp, but
5674 @code{#(a b c)} notation in Common Lisp.  To further complicate
5675 matters, Emacs 19 introduces its own @code{#(} notation for
5676 something entirely different---strings with properties.
5677
5678 @item
5679 Characters are distinct from integers in Common Lisp.  The
5680 notation for character constants is also different:  @code{#\A}
5681 instead of @code{?A}.  Also, @code{string=} and @code{string-equal}
5682 are synonyms in Emacs Lisp whereas the latter is case-insensitive
5683 in Common Lisp.
5684
5685 @item
5686 Data types.  Some Common Lisp data types do not exist in Emacs
5687 Lisp.  Rational numbers and complex numbers are not present,
5688 nor are large integers (all integers are ``fixnums'').  All
5689 arrays are one-dimensional.  There are no readtables or pathnames;
5690 streams are a set of existing data types rather than a new data
5691 type of their own.  Hash tables, random-states, structures, and
5692 packages (obarrays) are built from Lisp vectors or lists rather
5693 than being distinct types.
5694
5695 @item
5696 The Common Lisp Object System (CLOS) is not implemented,
5697 nor is the Common Lisp Condition System.
5698
5699 @item
5700 Common Lisp features that are completely redundant with Emacs
5701 Lisp features of a different name generally have not been
5702 implemented.  For example, Common Lisp writes @code{defconstant}
5703 where Emacs Lisp uses @code{defconst}.  Similarly, @code{make-list}
5704 takes its arguments in different ways in the two Lisps but does
5705 exactly the same thing, so this package has not bothered to
5706 implement a Common Lisp-style @code{make-list}.
5707
5708 @item
5709 A few more notable Common Lisp features not included in this
5710 package:  @code{compiler-let}, @code{tagbody}, @code{prog},
5711 @code{ldb/dpb}, @code{parse-integer}, @code{cerror}.
5712
5713 @item
5714 Recursion.  While recursion works in Emacs Lisp just like it
5715 does in Common Lisp, various details of the Emacs Lisp system
5716 and compiler make recursion much less efficient than it is in
5717 most Lisps.  Some schools of thought prefer to use recursion
5718 in Lisp over other techniques; they would sum a list of
5719 numbers using something like
5720
5721 @example
5722 (defun sum-list (list)
5723   (if list
5724       (+ (car list) (sum-list (cdr list)))
5725     0))
5726 @end example
5727
5728 @noindent
5729 where a more iteratively-minded programmer might write one of
5730 these forms:
5731
5732 @example
5733 (let ((total 0)) (dolist (x my-list) (incf total x)) total)
5734 (loop for x in my-list sum x)
5735 @end example
5736
5737 While this would be mainly a stylistic choice in most Common Lisps,
5738 in Emacs Lisp you should be aware that the iterative forms are
5739 much faster than recursion.  Also, Lisp programmers will want to
5740 note that the current Emacs Lisp compiler does not optimize tail
5741 recursion.
5742 @end itemize
5743
5744 @node Function Index, Variable Index, Porting Common Lisp, Top
5745 @unnumbered Function Index
5746
5747 @printindex fn
5748
5749 @node Variable Index, , Function Index, Top
5750 @unnumbered Variable Index
5751
5752 @printindex vr
5753
5754 @contents
5755 @bye