XEmacs 21.2.5
[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.  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.
953 @end defun
954
955 Also note that the Common Lisp functions @code{member} and @code{assoc}
956 use @code{eql} to compare elements, whereas Emacs Lisp follows the
957 MacLisp tradition and uses @code{equal} for these two functions.
958 In Emacs, use @code{member*} and @code{assoc*} to get functions
959 which use @code{eql} for comparisons.
960
961 @node Control Structure, Macros, Predicates, Top
962 @chapter Control Structure
963
964 @noindent
965 The features described in the following sections implement
966 various advanced control structures, including the powerful
967 @code{setf} facility and a number of looping and conditional
968 constructs.
969
970 @menu
971 * Assignment::             The `psetq' form
972 * Generalized Variables::  `setf', `incf', `push', etc.
973 * Variable Bindings::      `progv', `lexical-let', `flet', `macrolet'
974 * Conditionals::           `when', `unless', `case', `typecase'
975 * Blocks and Exits::       `block', `return', `return-from'
976 * Iteration::              `do', `dotimes', `dolist', `do-symbols'
977 * Loop Facility::          The Common Lisp `loop' macro
978 * Multiple Values::        `values', `multiple-value-bind', etc.
979 @end menu
980
981 @node Assignment, Generalized Variables, Control Structure, Control Structure
982 @section Assignment
983
984 @noindent
985 The @code{psetq} form is just like @code{setq}, except that multiple
986 assignments are done in parallel rather than sequentially.
987
988 @defspec psetq [symbol form]@dots{}
989 This special form (actually a macro) is used to assign to several
990 variables simultaneously.  Given only one @var{symbol} and @var{form},
991 it has the same effect as @code{setq}.  Given several @var{symbol}
992 and @var{form} pairs, it evaluates all the @var{form}s in advance
993 and then stores the corresponding variables afterwards.
994
995 @example
996 (setq x 2 y 3)
997 (setq x (+ x y)  y (* x y))
998 x
999      @result{} 5
1000 y                     ; @r{@code{y} was computed after @code{x} was set.}
1001      @result{} 15
1002 (setq x 2 y 3)
1003 (psetq x (+ x y)  y (* x y))
1004 x
1005      @result{} 5
1006 y                     ; @r{@code{y} was computed before @code{x} was set.}
1007      @result{} 6
1008 @end example
1009
1010 The simplest use of @code{psetq} is @code{(psetq x y y x)}, which
1011 exchanges the values of two variables.  (The @code{rotatef} form
1012 provides an even more convenient way to swap two variables;
1013 @pxref{Modify Macros}.)
1014
1015 @code{psetq} always returns @code{nil}.
1016 @end defspec
1017
1018 @node Generalized Variables, Variable Bindings, Assignment, Control Structure
1019 @section Generalized Variables
1020
1021 @noindent
1022 A ``generalized variable'' or ``place form'' is one of the many places
1023 in Lisp memory where values can be stored.  The simplest place form is
1024 a regular Lisp variable.  But the cars and cdrs of lists, elements
1025 of arrays, properties of symbols, and many other locations are also
1026 places where Lisp values are stored.
1027
1028 The @code{setf} form is like @code{setq}, except that it accepts
1029 arbitrary place forms on the left side rather than just
1030 symbols.  For example, @code{(setf (car a) b)} sets the car of
1031 @code{a} to @code{b}, doing the same operation as @code{(setcar a b)}
1032 but without having to remember two separate functions for setting
1033 and accessing every type of place.
1034
1035 Generalized variables are analogous to ``lvalues'' in the C
1036 language, where @samp{x = a[i]} gets an element from an array
1037 and @samp{a[i] = x} stores an element using the same notation.
1038 Just as certain forms like @code{a[i]} can be lvalues in C, there
1039 is a set of forms that can be generalized variables in Lisp.
1040
1041 @menu
1042 * Basic Setf::         `setf' and place forms
1043 * Modify Macros::      `incf', `push', `rotatef', `letf', `callf', etc.
1044 * Customizing Setf::   `define-modify-macro', `defsetf', `define-setf-method'
1045 @end menu
1046
1047 @node Basic Setf, Modify Macros, Generalized Variables, Generalized Variables
1048 @subsection Basic Setf
1049
1050 @noindent
1051 The @code{setf} macro is the most basic way to operate on generalized
1052 variables.
1053
1054 @defspec setf [place form]@dots{}
1055 This macro evaluates @var{form} and stores it in @var{place}, which
1056 must be a valid generalized variable form.  If there are several
1057 @var{place} and @var{form} pairs, the assignments are done sequentially
1058 just as with @code{setq}.  @code{setf} returns the value of the last
1059 @var{form}.
1060
1061 The following Lisp forms will work as generalized variables, and
1062 so may legally appear in the @var{place} argument of @code{setf}:
1063
1064 @itemize @bullet
1065 @item
1066 A symbol naming a variable.  In other words, @code{(setf x y)} is
1067 exactly equivalent to @code{(setq x y)}, and @code{setq} itself is
1068 strictly speaking redundant now that @code{setf} exists.  Many
1069 programmers continue to prefer @code{setq} for setting simple
1070 variables, though, purely for stylistic or historical reasons.
1071 The macro @code{(setf x y)} actually expands to @code{(setq x y)},
1072 so there is no performance penalty for using it in compiled code.
1073
1074 @item
1075 A call to any of the following Lisp functions:
1076
1077 @smallexample
1078 car                 cdr                 caar .. cddddr
1079 nth                 rest                first .. tenth
1080 aref                elt                 nthcdr
1081 symbol-function     symbol-value        symbol-plist
1082 get                 get*                getf
1083 gethash             subseq
1084 @end smallexample
1085
1086 @noindent
1087 Note that for @code{nthcdr} and @code{getf}, the list argument
1088 of the function must itself be a valid @var{place} form.  For
1089 example, @code{(setf (nthcdr 0 foo) 7)} will set @code{foo} itself
1090 to 7.  Note that @code{push} and @code{pop} on an @code{nthcdr}
1091 place can be used to insert or delete at any position in a list.
1092 The use of @code{nthcdr} as a @var{place} form is an extension
1093 to standard Common Lisp.
1094
1095 @item
1096 The following Emacs-specific functions are also @code{setf}-able.
1097 (Some of these are defined only in Emacs 19 or only in XEmacs.)
1098
1099 @smallexample
1100 buffer-file-name                  marker-position
1101 buffer-modified-p                 match-data
1102 buffer-name                       mouse-position
1103 buffer-string                     overlay-end
1104 buffer-substring                  overlay-get
1105 current-buffer                    overlay-start
1106 current-case-table                point
1107 current-column                    point-marker
1108 current-global-map                point-max
1109 current-input-mode                point-min
1110 current-local-map                 process-buffer
1111 current-window-configuration      process-filter
1112 default-file-modes                process-sentinel
1113 default-value                     read-mouse-position
1114 documentation-property            screen-height
1115 extent-data                       screen-menubar
1116 extent-end-position               screen-width
1117 extent-start-position             selected-window
1118 face-background                   selected-screen
1119 face-background-pixmap            selected-frame
1120 face-font                         standard-case-table
1121 face-foreground                   syntax-table
1122 face-underline-p                  window-buffer
1123 file-modes                        window-dedicated-p
1124 frame-height                      window-display-table
1125 frame-parameters                  window-height
1126 frame-visible-p                   window-hscroll
1127 frame-width                       window-point
1128 get-register                      window-start
1129 getenv                            window-width
1130 global-key-binding                x-get-cut-buffer
1131 keymap-parent                     x-get-cutbuffer
1132 local-key-binding                 x-get-secondary-selection
1133 mark                              x-get-selection
1134 mark-marker
1135 @end smallexample
1136
1137 Most of these have directly corresponding ``set'' functions, like
1138 @code{use-local-map} for @code{current-local-map}, or @code{goto-char}
1139 for @code{point}.  A few, like @code{point-min}, expand to longer
1140 sequences of code when they are @code{setf}'d (@code{(narrow-to-region
1141 x (point-max))} in this case).
1142
1143 @item
1144 A call of the form @code{(substring @var{subplace} @var{n} [@var{m}])},
1145 where @var{subplace} is itself a legal generalized variable whose
1146 current value is a string, and where the value stored is also a
1147 string.  The new string is spliced into the specified part of the
1148 destination string.  For example:
1149
1150 @example
1151 (setq a (list "hello" "world"))
1152      @result{} ("hello" "world")
1153 (cadr a)
1154      @result{} "world"
1155 (substring (cadr a) 2 4)
1156      @result{} "rl"
1157 (setf (substring (cadr a) 2 4) "o")
1158      @result{} "o"
1159 (cadr a)
1160      @result{} "wood"
1161 a
1162      @result{} ("hello" "wood")
1163 @end example
1164
1165 The generalized variable @code{buffer-substring}, listed above,
1166 also works in this way by replacing a portion of the current buffer.
1167
1168 @item
1169 A call of the form @code{(apply '@var{func} @dots{})} or
1170 @code{(apply (function @var{func}) @dots{})}, where @var{func}
1171 is a @code{setf}-able function whose store function is ``suitable''
1172 in the sense described in Steele's book; since none of the standard
1173 Emacs place functions are suitable in this sense, this feature is
1174 only interesting when used with places you define yourself with
1175 @code{define-setf-method} or the long form of @code{defsetf}.
1176
1177 @item
1178 A macro call, in which case the macro is expanded and @code{setf}
1179 is applied to the resulting form.
1180
1181 @item
1182 Any form for which a @code{defsetf} or @code{define-setf-method}
1183 has been made.
1184 @end itemize
1185
1186 Using any forms other than these in the @var{place} argument to
1187 @code{setf} will signal an error.
1188
1189 The @code{setf} macro takes care to evaluate all subforms in
1190 the proper left-to-right order; for example,
1191
1192 @example
1193 (setf (aref vec (incf i)) i)
1194 @end example
1195
1196 @noindent
1197 looks like it will evaluate @code{(incf i)} exactly once, before the
1198 following access to @code{i}; the @code{setf} expander will insert
1199 temporary variables as necessary to ensure that it does in fact work
1200 this way no matter what setf-method is defined for @code{aref}.
1201 (In this case, @code{aset} would be used and no such steps would
1202 be necessary since @code{aset} takes its arguments in a convenient
1203 order.)
1204
1205 However, if the @var{place} form is a macro which explicitly
1206 evaluates its arguments in an unusual order, this unusual order
1207 will be preserved.  Adapting an example from Steele, given
1208
1209 @example
1210 (defmacro wrong-order (x y) (list 'aref y x))
1211 @end example
1212
1213 @noindent
1214 the form @code{(setf (wrong-order @var{a} @var{b}) 17)} will
1215 evaluate @var{b} first, then @var{a}, just as in an actual call
1216 to @code{wrong-order}.
1217 @end defspec
1218
1219 @node Modify Macros, Customizing Setf, Basic Setf, Generalized Variables
1220 @subsection Modify Macros
1221
1222 @noindent
1223 This package defines a number of other macros besides @code{setf}
1224 that operate on generalized variables.  Many are interesting and
1225 useful even when the @var{place} is just a variable name.
1226
1227 @defspec psetf [place form]@dots{}
1228 This macro is to @code{setf} what @code{psetq} is to @code{setq}:
1229 When several @var{place}s and @var{form}s are involved, the
1230 assignments take place in parallel rather than sequentially.
1231 Specifically, all subforms are evaluated from left to right, then
1232 all the assignments are done (in an undefined order).
1233 @end defspec
1234
1235 @defspec incf place &optional x
1236 This macro increments the number stored in @var{place} by one, or
1237 by @var{x} if specified.  The incremented value is returned.  For
1238 example, @code{(incf i)} is equivalent to @code{(setq i (1+ i))}, and
1239 @code{(incf (car x) 2)} is equivalent to @code{(setcar x (+ (car x) 2))}.
1240
1241 Once again, care is taken to preserve the ``apparent'' order of
1242 evaluation.  For example,
1243
1244 @example
1245 (incf (aref vec (incf i)))
1246 @end example
1247
1248 @noindent
1249 appears to increment @code{i} once, then increment the element of
1250 @code{vec} addressed by @code{i}; this is indeed exactly what it
1251 does, which means the above form is @emph{not} equivalent to the
1252 ``obvious'' expansion,
1253
1254 @example
1255 (setf (aref vec (incf i)) (1+ (aref vec (incf i))))   ; Wrong!
1256 @end example
1257
1258 @noindent
1259 but rather to something more like
1260
1261 @example
1262 (let ((temp (incf i)))
1263   (setf (aref vec temp) (1+ (aref vec temp))))
1264 @end example
1265
1266 @noindent
1267 Again, all of this is taken care of automatically by @code{incf} and
1268 the other generalized-variable macros.
1269
1270 As a more Emacs-specific example of @code{incf}, the expression
1271 @code{(incf (point) @var{n})} is essentially equivalent to
1272 @code{(forward-char @var{n})}.
1273 @end defspec
1274
1275 @defspec decf place &optional x
1276 This macro decrements the number stored in @var{place} by one, or
1277 by @var{x} if specified.
1278 @end defspec
1279
1280 @defspec pop place
1281 This macro removes and returns the first element of the list stored
1282 in @var{place}.  It is analogous to @code{(prog1 (car @var{place})
1283 (setf @var{place} (cdr @var{place})))}, except that it takes care
1284 to evaluate all subforms only once.
1285 @end defspec
1286
1287 @defspec push x place
1288 This macro inserts @var{x} at the front of the list stored in
1289 @var{place}.  It is analogous to @code{(setf @var{place} (cons
1290 @var{x} @var{place}))}, except for evaluation of the subforms.
1291 @end defspec
1292
1293 @defspec pushnew x place @t{&key :test :test-not :key}
1294 This macro inserts @var{x} at the front of the list stored in
1295 @var{place}, but only if @var{x} was not @code{eql} to any
1296 existing element of the list.  The optional keyword arguments
1297 are interpreted in the same way as for @code{adjoin}.
1298 @xref{Lists as Sets}.
1299 @end defspec
1300
1301 @defspec shiftf place@dots{} newvalue
1302 This macro shifts the @var{place}s left by one, shifting in the
1303 value of @var{newvalue} (which may be any Lisp expression, not just
1304 a generalized variable), and returning the value shifted out of
1305 the first @var{place}.  Thus, @code{(shiftf @var{a} @var{b} @var{c}
1306 @var{d})} is equivalent to
1307
1308 @example
1309 (prog1
1310     @var{a}
1311   (psetf @var{a} @var{b}
1312          @var{b} @var{c}
1313          @var{c} @var{d}))
1314 @end example
1315
1316 @noindent
1317 except that the subforms of @var{a}, @var{b}, and @var{c} are actually
1318 evaluated only once each and in the apparent order.
1319 @end defspec
1320
1321 @defspec rotatef place@dots{}
1322 This macro rotates the @var{place}s left by one in circular fashion.
1323 Thus, @code{(rotatef @var{a} @var{b} @var{c} @var{d})} is equivalent to
1324
1325 @example
1326 (psetf @var{a} @var{b}
1327        @var{b} @var{c}
1328        @var{c} @var{d}
1329        @var{d} @var{a})
1330 @end example
1331
1332 @noindent
1333 except for the evaluation of subforms.  @code{rotatef} always
1334 returns @code{nil}.  Note that @code{(rotatef @var{a} @var{b})}
1335 conveniently exchanges @var{a} and @var{b}.
1336 @end defspec
1337
1338 The following macros were invented for this package; they have no
1339 analogues in Common Lisp.
1340
1341 @defspec letf (bindings@dots{}) forms@dots{}
1342 This macro is analogous to @code{let}, but for generalized variables
1343 rather than just symbols.  Each @var{binding} should be of the form
1344 @code{(@var{place} @var{value})}; the original contents of the
1345 @var{place}s are saved, the @var{value}s are stored in them, and
1346 then the body @var{form}s are executed.  Afterwards, the @var{places}
1347 are set back to their original saved contents.  This cleanup happens
1348 even if the @var{form}s exit irregularly due to a @code{throw} or an
1349 error.
1350
1351 For example,
1352
1353 @example
1354 (letf (((point) (point-min))
1355        (a 17))
1356   ...)
1357 @end example
1358
1359 @noindent
1360 moves ``point'' in the current buffer to the beginning of the buffer,
1361 and also binds @code{a} to 17 (as if by a normal @code{let}, since
1362 @code{a} is just a regular variable).  After the body exits, @code{a}
1363 is set back to its original value and point is moved back to its
1364 original position.
1365
1366 Note that @code{letf} on @code{(point)} is not quite like a
1367 @code{save-excursion}, as the latter effectively saves a marker
1368 which tracks insertions and deletions in the buffer.  Actually,
1369 a @code{letf} of @code{(point-marker)} is much closer to this
1370 behavior.  (@code{point} and @code{point-marker} are equivalent
1371 as @code{setf} places; each will accept either an integer or a
1372 marker as the stored value.)
1373
1374 Since generalized variables look like lists, @code{let}'s shorthand
1375 of using @samp{foo} for @samp{(foo nil)} as a @var{binding} would
1376 be ambiguous in @code{letf} and is not allowed.
1377
1378 However, a @var{binding} specifier may be a one-element list
1379 @samp{(@var{place})}, which is similar to @samp{(@var{place}
1380 @var{place})}.  In other words, the @var{place} is not disturbed
1381 on entry to the body, and the only effect of the @code{letf} is
1382 to restore the original value of @var{place} afterwards.  (The
1383 redundant access-and-store suggested by the @code{(@var{place}
1384 @var{place})} example does not actually occur.)
1385
1386 In most cases, the @var{place} must have a well-defined value on
1387 entry to the @code{letf} form.  The only exceptions are plain
1388 variables and calls to @code{symbol-value} and @code{symbol-function}.
1389 If the symbol is not bound on entry, it is simply made unbound by
1390 @code{makunbound} or @code{fmakunbound} on exit.
1391 @end defspec
1392
1393 @defspec letf* (bindings@dots{}) forms@dots{}
1394 This macro is to @code{letf} what @code{let*} is to @code{let}:
1395 It does the bindings in sequential rather than parallel order.
1396 @end defspec
1397
1398 @defspec callf @var{function} @var{place} @var{args}@dots{}
1399 This is the ``generic'' modify macro.  It calls @var{function},
1400 which should be an unquoted function name, macro name, or lambda.
1401 It passes @var{place} and @var{args} as arguments, and assigns the
1402 result back to @var{place}.  For example, @code{(incf @var{place}
1403 @var{n})} is the same as @code{(callf + @var{place} @var{n})}.
1404 Some more examples:
1405
1406 @example
1407 (callf abs my-number)
1408 (callf concat (buffer-name) "<" (int-to-string n) ">")
1409 (callf union happy-people (list joe bob) :test 'same-person)
1410 @end example
1411
1412 @xref{Customizing Setf}, for @code{define-modify-macro}, a way
1413 to create even more concise notations for modify macros.  Note
1414 again that @code{callf} is an extension to standard Common Lisp.
1415 @end defspec
1416
1417 @defspec callf2 @var{function} @var{arg1} @var{place} @var{args}@dots{}
1418 This macro is like @code{callf}, except that @var{place} is
1419 the @emph{second} argument of @var{function} rather than the
1420 first.  For example, @code{(push @var{x} @var{place})} is
1421 equivalent to @code{(callf2 cons @var{x} @var{place})}.
1422 @end defspec
1423
1424 The @code{callf} and @code{callf2} macros serve as building
1425 blocks for other macros like @code{incf}, @code{pushnew}, and
1426 @code{define-modify-macro}.  The @code{letf} and @code{letf*}
1427 macros are used in the processing of symbol macros;
1428 @pxref{Macro Bindings}.
1429
1430 @node Customizing Setf, , Modify Macros, Generalized Variables
1431 @subsection Customizing Setf
1432
1433 @noindent
1434 Common Lisp defines three macros, @code{define-modify-macro},
1435 @code{defsetf}, and @code{define-setf-method}, that allow the
1436 user to extend generalized variables in various ways.
1437
1438 @defspec define-modify-macro name arglist function [doc-string]
1439 This macro defines a ``read-modify-write'' macro similar to
1440 @code{incf} and @code{decf}.  The macro @var{name} is defined
1441 to take a @var{place} argument followed by additional arguments
1442 described by @var{arglist}.  The call
1443
1444 @example
1445 (@var{name} @var{place} @var{args}...)
1446 @end example
1447
1448 @noindent
1449 will be expanded to
1450
1451 @example
1452 (callf @var{func} @var{place} @var{args}...)
1453 @end example
1454
1455 @noindent
1456 which in turn is roughly equivalent to
1457
1458 @example
1459 (setf @var{place} (@var{func} @var{place} @var{args}...))
1460 @end example
1461
1462 For example:
1463
1464 @example
1465 (define-modify-macro incf (&optional (n 1)) +)
1466 (define-modify-macro concatf (&rest args) concat)
1467 @end example
1468
1469 Note that @code{&key} is not allowed in @var{arglist}, but
1470 @code{&rest} is sufficient to pass keywords on to the function.
1471
1472 Most of the modify macros defined by Common Lisp do not exactly
1473 follow the pattern of @code{define-modify-macro}.  For example,
1474 @code{push} takes its arguments in the wrong order, and @code{pop}
1475 is completely irregular.  You can define these macros ``by hand''
1476 using @code{get-setf-method}, or consult the source file
1477 @file{cl-macs.el} to see how to use the internal @code{setf}
1478 building blocks.
1479 @end defspec
1480
1481 @defspec defsetf access-fn update-fn
1482 This is the simpler of two @code{defsetf} forms.  Where
1483 @var{access-fn} is the name of a function which accesses a place,
1484 this declares @var{update-fn} to be the corresponding store
1485 function.  From now on,
1486
1487 @example
1488 (setf (@var{access-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3}) @var{value})
1489 @end example
1490
1491 @noindent
1492 will be expanded to
1493
1494 @example
1495 (@var{update-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3} @var{value})
1496 @end example
1497
1498 @noindent
1499 The @var{update-fn} is required to be either a true function, or
1500 a macro which evaluates its arguments in a function-like way.  Also,
1501 the @var{update-fn} is expected to return @var{value} as its result.
1502 Otherwise, the above expansion would not obey the rules for the way
1503 @code{setf} is supposed to behave.
1504
1505 As a special (non-Common-Lisp) extension, a third argument of @code{t}
1506 to @code{defsetf} says that the @code{update-fn}'s return value is
1507 not suitable, so that the above @code{setf} should be expanded to
1508 something more like
1509
1510 @example
1511 (let ((temp @var{value}))
1512   (@var{update-fn} @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3} temp)
1513   temp)
1514 @end example
1515
1516 Some examples of the use of @code{defsetf}, drawn from the standard
1517 suite of setf methods, are:
1518
1519 @example
1520 (defsetf car setcar)
1521 (defsetf symbol-value set)
1522 (defsetf buffer-name rename-buffer t)
1523 @end example
1524 @end defspec
1525
1526 @defspec defsetf access-fn arglist (store-var) forms@dots{}
1527 This is the second, more complex, form of @code{defsetf}.  It is
1528 rather like @code{defmacro} except for the additional @var{store-var}
1529 argument.  The @var{forms} should return a Lisp form which stores
1530 the value of @var{store-var} into the generalized variable formed
1531 by a call to @var{access-fn} with arguments described by @var{arglist}.
1532 The @var{forms} may begin with a string which documents the @code{setf}
1533 method (analogous to the doc string that appears at the front of a
1534 function).
1535
1536 For example, the simple form of @code{defsetf} is shorthand for
1537
1538 @example
1539 (defsetf @var{access-fn} (&rest args) (store)
1540   (append '(@var{update-fn}) args (list store)))
1541 @end example
1542
1543 The Lisp form that is returned can access the arguments from
1544 @var{arglist} and @var{store-var} in an unrestricted fashion;
1545 macros like @code{setf} and @code{incf} which invoke this
1546 setf-method will insert temporary variables as needed to make
1547 sure the apparent order of evaluation is preserved.
1548
1549 Another example drawn from the standard package:
1550
1551 @example
1552 (defsetf nth (n x) (store)
1553   (list 'setcar (list 'nthcdr n x) store))
1554 @end example
1555 @end defspec
1556
1557 @defspec define-setf-method access-fn arglist forms@dots{}
1558 This is the most general way to create new place forms.  When
1559 a @code{setf} to @var{access-fn} with arguments described by
1560 @var{arglist} is expanded, the @var{forms} are evaluated and
1561 must return a list of five items:
1562
1563 @enumerate
1564 @item
1565 A list of @dfn{temporary variables}.
1566
1567 @item
1568 A list of @dfn{value forms} corresponding to the temporary variables
1569 above.  The temporary variables will be bound to these value forms
1570 as the first step of any operation on the generalized variable.
1571
1572 @item
1573 A list of exactly one @dfn{store variable} (generally obtained
1574 from a call to @code{gensym}).
1575
1576 @item
1577 A Lisp form which stores the contents of the store variable into
1578 the generalized variable, assuming the temporaries have been
1579 bound as described above.
1580
1581 @item
1582 A Lisp form which accesses the contents of the generalized variable,
1583 assuming the temporaries have been bound.
1584 @end enumerate
1585
1586 This is exactly like the Common Lisp macro of the same name,
1587 except that the method returns a list of five values rather
1588 than the five values themselves, since Emacs Lisp does not
1589 support Common Lisp's notion of multiple return values.
1590
1591 Once again, the @var{forms} may begin with a documentation string.
1592
1593 A setf-method should be maximally conservative with regard to
1594 temporary variables.  In the setf-methods generated by
1595 @code{defsetf}, the second return value is simply the list of
1596 arguments in the place form, and the first return value is a
1597 list of a corresponding number of temporary variables generated
1598 by @code{gensym}.  Macros like @code{setf} and @code{incf} which
1599 use this setf-method will optimize away most temporaries that
1600 turn out to be unnecessary, so there is little reason for the
1601 setf-method itself to optimize.
1602 @end defspec
1603
1604 @defun get-setf-method place &optional env
1605 This function returns the setf-method for @var{place}, by
1606 invoking the definition previously recorded by @code{defsetf}
1607 or @code{define-setf-method}.  The result is a list of five
1608 values as described above.  You can use this function to build
1609 your own @code{incf}-like modify macros.  (Actually, it is
1610 better to use the internal functions @code{cl-setf-do-modify}
1611 and @code{cl-setf-do-store}, which are a bit easier to use and
1612 which also do a number of optimizations; consult the source
1613 code for the @code{incf} function for a simple example.)
1614
1615 The argument @var{env} specifies the ``environment'' to be
1616 passed on to @code{macroexpand} if @code{get-setf-method} should
1617 need to expand a macro in @var{place}.  It should come from
1618 an @code{&environment} argument to the macro or setf-method
1619 that called @code{get-setf-method}.
1620
1621 See also the source code for the setf-methods for @code{apply}
1622 and @code{substring}, each of which works by calling
1623 @code{get-setf-method} on a simpler case, then massaging
1624 the result in various ways.
1625 @end defun
1626
1627 Modern Common Lisp defines a second, independent way to specify
1628 the @code{setf} behavior of a function, namely ``@code{setf}
1629 functions'' whose names are lists @code{(setf @var{name})}
1630 rather than symbols.  For example, @code{(defun (setf foo) @dots{})}
1631 defines the function that is used when @code{setf} is applied to
1632 @code{foo}.  This package does not currently support @code{setf}
1633 functions.  In particular, it is a compile-time error to use
1634 @code{setf} on a form which has not already been @code{defsetf}'d
1635 or otherwise declared; in newer Common Lisps, this would not be
1636 an error since the function @code{(setf @var{func})} might be
1637 defined later.
1638
1639 @iftex
1640 @secno=4
1641 @end iftex
1642
1643 @node Variable Bindings, Conditionals, Generalized Variables, Control Structure
1644 @section Variable Bindings
1645
1646 @noindent
1647 These Lisp forms make bindings to variables and function names,
1648 analogous to Lisp's built-in @code{let} form.
1649
1650 @xref{Modify Macros}, for the @code{letf} and @code{letf*} forms which
1651 are also related to variable bindings.
1652
1653 @menu
1654 * Dynamic Bindings::     The `progv' form
1655 * Lexical Bindings::     `lexical-let' and lexical closures
1656 * Function Bindings::    `flet' and `labels'
1657 * Macro Bindings::       `macrolet' and `symbol-macrolet'
1658 @end menu
1659
1660 @node Dynamic Bindings, Lexical Bindings, Variable Bindings, Variable Bindings
1661 @subsection Dynamic Bindings
1662
1663 @noindent
1664 The standard @code{let} form binds variables whose names are known
1665 at compile-time.  The @code{progv} form provides an easy way to
1666 bind variables whose names are computed at run-time.
1667
1668 @defspec progv symbols values forms@dots{}
1669 This form establishes @code{let}-style variable bindings on a
1670 set of variables computed at run-time.  The expressions
1671 @var{symbols} and @var{values} are evaluated, and must return lists
1672 of symbols and values, respectively.  The symbols are bound to the
1673 corresponding values for the duration of the body @var{form}s.
1674 If @var{values} is shorter than @var{symbols}, the last few symbols
1675 are made unbound (as if by @code{makunbound}) inside the body.
1676 If @var{symbols} is shorter than @var{values}, the excess values
1677 are ignored.
1678 @end defspec
1679
1680 @node Lexical Bindings, Function Bindings, Dynamic Bindings, Variable Bindings
1681 @subsection Lexical Bindings
1682
1683 @noindent
1684 The @dfn{CL} package defines the following macro which
1685 more closely follows the Common Lisp @code{let} form:
1686
1687 @defspec lexical-let (bindings@dots{}) forms@dots{}
1688 This form is exactly like @code{let} except that the bindings it
1689 establishes are purely lexical.  Lexical bindings are similar to
1690 local variables in a language like C:  Only the code physically
1691 within the body of the @code{lexical-let} (after macro expansion)
1692 may refer to the bound variables.
1693
1694 @example
1695 (setq a 5)
1696 (defun foo (b) (+ a b))
1697 (let ((a 2)) (foo a))
1698      @result{} 4
1699 (lexical-let ((a 2)) (foo a))
1700      @result{} 7
1701 @end example
1702
1703 @noindent
1704 In this example, a regular @code{let} binding of @code{a} actually
1705 makes a temporary change to the global variable @code{a}, so @code{foo}
1706 is able to see the binding of @code{a} to 2.  But @code{lexical-let}
1707 actually creates a distinct local variable @code{a} for use within its
1708 body, without any effect on the global variable of the same name.
1709
1710 The most important use of lexical bindings is to create @dfn{closures}.
1711 A closure is a function object that refers to an outside lexical
1712 variable.  For example:
1713
1714 @example
1715 (defun make-adder (n)
1716   (lexical-let ((n n))
1717     (function (lambda (m) (+ n m)))))
1718 (setq add17 (make-adder 17))
1719 (funcall add17 4)
1720      @result{} 21
1721 @end example
1722
1723 @noindent
1724 The call @code{(make-adder 17)} returns a function object which adds
1725 17 to its argument.  If @code{let} had been used instead of
1726 @code{lexical-let}, the function object would have referred to the
1727 global @code{n}, which would have been bound to 17 only during the
1728 call to @code{make-adder} itself.
1729
1730 @example
1731 (defun make-counter ()
1732   (lexical-let ((n 0))
1733     (function* (lambda (&optional (m 1)) (incf n m)))))
1734 (setq count-1 (make-counter))
1735 (funcall count-1 3)
1736      @result{} 3
1737 (funcall count-1 14)
1738      @result{} 17
1739 (setq count-2 (make-counter))
1740 (funcall count-2 5)
1741      @result{} 5
1742 (funcall count-1 2)
1743      @result{} 19
1744 (funcall count-2)
1745      @result{} 6
1746 @end example
1747
1748 @noindent
1749 Here we see that each call to @code{make-counter} creates a distinct
1750 local variable @code{n}, which serves as a private counter for the
1751 function object that is returned.
1752
1753 Closed-over lexical variables persist until the last reference to
1754 them goes away, just like all other Lisp objects.  For example,
1755 @code{count-2} refers to a function object which refers to an
1756 instance of the variable @code{n}; this is the only reference
1757 to that variable, so after @code{(setq count-2 nil)} the garbage
1758 collector would be able to delete this instance of @code{n}.
1759 Of course, if a @code{lexical-let} does not actually create any
1760 closures, then the lexical variables are free as soon as the
1761 @code{lexical-let} returns.
1762
1763 Many closures are used only during the extent of the bindings they
1764 refer to; these are known as ``downward funargs'' in Lisp parlance.
1765 When a closure is used in this way, regular Emacs Lisp dynamic
1766 bindings suffice and will be more efficient than @code{lexical-let}
1767 closures:
1768
1769 @example
1770 (defun add-to-list (x list)
1771   (mapcar (function (lambda (y) (+ x y))) list))
1772 (add-to-list 7 '(1 2 5))
1773      @result{} (8 9 12)
1774 @end example
1775
1776 @noindent
1777 Since this lambda is only used while @code{x} is still bound,
1778 it is not necessary to make a true closure out of it.
1779
1780 You can use @code{defun} or @code{flet} inside a @code{lexical-let}
1781 to create a named closure.  If several closures are created in the
1782 body of a single @code{lexical-let}, they all close over the same
1783 instance of the lexical variable.
1784
1785 The @code{lexical-let} form is an extension to Common Lisp.  In
1786 true Common Lisp, all bindings are lexical unless declared otherwise.
1787 @end defspec
1788
1789 @defspec lexical-let* (bindings@dots{}) forms@dots{}
1790 This form is just like @code{lexical-let}, except that the bindings
1791 are made sequentially in the manner of @code{let*}.
1792 @end defspec
1793
1794 @node Function Bindings, Macro Bindings, Lexical Bindings, Variable Bindings
1795 @subsection Function Bindings
1796
1797 @noindent
1798 These forms make @code{let}-like bindings to functions instead
1799 of variables.
1800
1801 @defspec flet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1802 This form establishes @code{let}-style bindings on the function
1803 cells of symbols rather than on the value cells.  Each @var{binding}
1804 must be a list of the form @samp{(@var{name} @var{arglist}
1805 @var{forms}@dots{})}, which defines a function exactly as if
1806 it were a @code{defun*} form.  The function @var{name} is defined
1807 accordingly for the duration of the body of the @code{flet}; then
1808 the old function definition, or lack thereof, is restored.
1809
1810 While @code{flet} in Common Lisp establishes a lexical binding of
1811 @var{name}, Emacs Lisp @code{flet} makes a dynamic binding.  The
1812 result is that @code{flet} affects indirect calls to a function as
1813 well as calls directly inside the @code{flet} form itself.
1814
1815 You can use @code{flet} to disable or modify the behavior of a
1816 function in a temporary fashion.  This will even work on Emacs
1817 primitives, although note that some calls to primitive functions
1818 internal to Emacs are made without going through the symbol's
1819 function cell, and so will not be affected by @code{flet}.  For
1820 example,
1821
1822 @example
1823 (flet ((message (&rest args) (push args saved-msgs)))
1824   (do-something))
1825 @end example
1826
1827 This code attempts to replace the built-in function @code{message}
1828 with a function that simply saves the messages in a list rather
1829 than displaying them.  The original definition of @code{message}
1830 will be restored after @code{do-something} exits.  This code will
1831 work fine on messages generated by other Lisp code, but messages
1832 generated directly inside Emacs will not be caught since they make
1833 direct C-language calls to the message routines rather than going
1834 through the Lisp @code{message} function.
1835
1836 Functions defined by @code{flet} may use the full Common Lisp
1837 argument notation supported by @code{defun*}; also, the function
1838 body is enclosed in an implicit block as if by @code{defun*}.
1839 @xref{Program Structure}.
1840 @end defspec
1841
1842 @defspec labels (bindings@dots{}) forms@dots{}
1843 The @code{labels} form is a synonym for @code{flet}.  (In Common
1844 Lisp, @code{labels} and @code{flet} differ in ways that depend on
1845 their lexical scoping; these distinctions vanish in dynamically
1846 scoped Emacs Lisp.)
1847 @end defspec
1848
1849 @node Macro Bindings, , Function Bindings, Variable Bindings
1850 @subsection Macro Bindings
1851
1852 @noindent
1853 These forms create local macros and ``symbol macros.''
1854
1855 @defspec macrolet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1856 This form is analogous to @code{flet}, but for macros instead of
1857 functions.  Each @var{binding} is a list of the same form as the
1858 arguments to @code{defmacro*} (i.e., a macro name, argument list,
1859 and macro-expander forms).  The macro is defined accordingly for
1860 use within the body of the @code{macrolet}.
1861
1862 Because of the nature of macros, @code{macrolet} is lexically
1863 scoped even in Emacs Lisp:  The @code{macrolet} binding will
1864 affect only calls that appear physically within the body
1865 @var{forms}, possibly after expansion of other macros in the
1866 body.
1867 @end defspec
1868
1869 @defspec symbol-macrolet (bindings@dots{}) forms@dots{}
1870 This form creates @dfn{symbol macros}, which are macros that look
1871 like variable references rather than function calls.  Each
1872 @var{binding} is a list @samp{(@var{var} @var{expansion})};
1873 any reference to @var{var} within the body @var{forms} is
1874 replaced by @var{expansion}.
1875
1876 @example
1877 (setq bar '(5 . 9))
1878 (symbol-macrolet ((foo (car bar)))
1879   (incf foo))
1880 bar
1881      @result{} (6 . 9)
1882 @end example
1883
1884 A @code{setq} of a symbol macro is treated the same as a @code{setf}.
1885 I.e., @code{(setq foo 4)} in the above would be equivalent to
1886 @code{(setf foo 4)}, which in turn expands to @code{(setf (car bar) 4)}.
1887
1888 Likewise, a @code{let} or @code{let*} binding a symbol macro is
1889 treated like a @code{letf} or @code{letf*}.  This differs from true
1890 Common Lisp, where the rules of lexical scoping cause a @code{let}
1891 binding to shadow a @code{symbol-macrolet} binding.  In this package,
1892 only @code{lexical-let} and @code{lexical-let*} will shadow a symbol
1893 macro.
1894
1895 There is no analogue of @code{defmacro} for symbol macros; all symbol
1896 macros are local.  A typical use of @code{symbol-macrolet} is in the
1897 expansion of another macro:
1898
1899 @example
1900 (defmacro* my-dolist ((x list) &rest body)
1901   (let ((var (gensym)))
1902     (list 'loop 'for var 'on list 'do
1903           (list* 'symbol-macrolet (list (list x (list 'car var)))
1904                  body))))
1905
1906 (setq mylist '(1 2 3 4))
1907 (my-dolist (x mylist) (incf x))
1908 mylist
1909      @result{} (2 3 4 5)
1910 @end example
1911
1912 @noindent
1913 In this example, the @code{my-dolist} macro is similar to @code{dolist}
1914 (@pxref{Iteration}) except that the variable @code{x} becomes a true
1915 reference onto the elements of the list.  The @code{my-dolist} call
1916 shown here expands to
1917
1918 @example
1919 (loop for G1234 on mylist do
1920       (symbol-macrolet ((x (car G1234)))
1921         (incf x)))
1922 @end example
1923
1924 @noindent
1925 which in turn expands to
1926
1927 @example
1928 (loop for G1234 on mylist do (incf (car G1234)))
1929 @end example
1930
1931 @xref{Loop Facility}, for a description of the @code{loop} macro.
1932 This package defines a nonstandard @code{in-ref} loop clause that
1933 works much like @code{my-dolist}.
1934 @end defspec
1935
1936 @node Conditionals, Blocks and Exits, Variable Bindings, Control Structure
1937 @section Conditionals
1938
1939 @noindent
1940 These conditional forms augment Emacs Lisp's simple @code{if},
1941 @code{and}, @code{or}, and @code{cond} forms.
1942
1943 @defspec when test forms@dots{}
1944 This is a variant of @code{if} where there are no ``else'' forms,
1945 and possibly several ``then'' forms.  In particular,
1946
1947 @example
1948 (when @var{test} @var{a} @var{b} @var{c})
1949 @end example
1950
1951 @noindent
1952 is entirely equivalent to
1953
1954 @example
1955 (if @var{test} (progn @var{a} @var{b} @var{c}) nil)
1956 @end example
1957 @end defspec
1958
1959 @defspec unless test forms@dots{}
1960 This is a variant of @code{if} where there are no ``then'' forms,
1961 and possibly several ``else'' forms:
1962
1963 @example
1964 (unless @var{test} @var{a} @var{b} @var{c})
1965 @end example
1966
1967 @noindent
1968 is entirely equivalent to
1969
1970 @example
1971 (when (not @var{test}) @var{a} @var{b} @var{c})
1972 @end example
1973 @end defspec
1974
1975 @defspec case keyform clause@dots{}
1976 This macro evaluates @var{keyform}, then compares it with the key
1977 values listed in the various @var{clause}s.  Whichever clause matches
1978 the key is executed; comparison is done by @code{eql}.  If no clause
1979 matches, the @code{case} form returns @code{nil}.  The clauses are
1980 of the form
1981
1982 @example
1983 (@var{keylist} @var{body-forms}@dots{})
1984 @end example
1985
1986 @noindent
1987 where @var{keylist} is a list of key values.  If there is exactly
1988 one value, and it is not a cons cell or the symbol @code{nil} or
1989 @code{t}, then it can be used by itself as a @var{keylist} without
1990 being enclosed in a list.  All key values in the @code{case} form
1991 must be distinct.  The final clauses may use @code{t} in place of
1992 a @var{keylist} to indicate a default clause that should be taken
1993 if none of the other clauses match.  (The symbol @code{otherwise}
1994 is also recognized in place of @code{t}.  To make a clause that
1995 matches the actual symbol @code{t}, @code{nil}, or @code{otherwise},
1996 enclose the symbol in a list.)
1997
1998 For example, this expression reads a keystroke, then does one of
1999 four things depending on whether it is an @samp{a}, a @samp{b},
2000 a @key{RET} or @key{LFD}, or anything else.
2001
2002 @example
2003 (case (read-char)
2004   (?a (do-a-thing))
2005   (?b (do-b-thing))
2006   ((?\r ?\n) (do-ret-thing))
2007   (t (do-other-thing)))
2008 @end example
2009 @end defspec
2010
2011 @defspec ecase keyform clause@dots{}
2012 This macro is just like @code{case}, except that if the key does
2013 not match any of the clauses, an error is signalled rather than
2014 simply returning @code{nil}.
2015 @end defspec
2016
2017 @defspec typecase keyform clause@dots{}
2018 This macro is a version of @code{case} that checks for types
2019 rather than values.  Each @var{clause} is of the form
2020 @samp{(@var{type} @var{body}...)}.  @xref{Type Predicates},
2021 for a description of type specifiers.  For example,
2022
2023 @example
2024 (typecase x
2025   (integer (munch-integer x))
2026   (float (munch-float x))
2027   (string (munch-integer (string-to-int x)))
2028   (t (munch-anything x)))
2029 @end example
2030
2031 The type specifier @code{t} matches any type of object; the word
2032 @code{otherwise} is also allowed.  To make one clause match any of
2033 several types, use an @code{(or ...)} type specifier.
2034 @end defspec
2035
2036 @defspec etypecase keyform clause@dots{}
2037 This macro is just like @code{typecase}, except that if the key does
2038 not match any of the clauses, an error is signalled rather than
2039 simply returning @code{nil}.
2040 @end defspec
2041
2042 @node Blocks and Exits, Iteration, Conditionals, Control Structure
2043 @section Blocks and Exits
2044
2045 @noindent
2046 Common Lisp @dfn{blocks} provide a non-local exit mechanism very
2047 similar to @code{catch} and @code{throw}, but lexically rather than
2048 dynamically scoped.  This package actually implements @code{block}
2049 in terms of @code{catch}; however, the lexical scoping allows the
2050 optimizing byte-compiler to omit the costly @code{catch} step if the
2051 body of the block does not actually @code{return-from} the block.
2052
2053 @defspec block name forms@dots{}
2054 The @var{forms} are evaluated as if by a @code{progn}.  However,
2055 if any of the @var{forms} execute @code{(return-from @var{name})},
2056 they will jump out and return directly from the @code{block} form.
2057 The @code{block} returns the result of the last @var{form} unless
2058 a @code{return-from} occurs.
2059
2060 The @code{block}/@code{return-from} mechanism is quite similar to
2061 the @code{catch}/@code{throw} mechanism.  The main differences are
2062 that block @var{name}s are unevaluated symbols, rather than forms
2063 (such as quoted symbols) which evaluate to a tag at run-time; and
2064 also that blocks are lexically scoped whereas @code{catch}/@code{throw}
2065 are dynamically scoped.  This means that functions called from the
2066 body of a @code{catch} can also @code{throw} to the @code{catch},
2067 but the @code{return-from} referring to a block name must appear
2068 physically within the @var{forms} that make up the body of the block.
2069 They may not appear within other called functions, although they may
2070 appear within macro expansions or @code{lambda}s in the body.  Block
2071 names and @code{catch} names form independent name-spaces.
2072
2073 In true Common Lisp, @code{defun} and @code{defmacro} surround
2074 the function or expander bodies with implicit blocks with the
2075 same name as the function or macro.  This does not occur in Emacs
2076 Lisp, but this package provides @code{defun*} and @code{defmacro*}
2077 forms which do create the implicit block.
2078
2079 The Common Lisp looping constructs defined by this package,
2080 such as @code{loop} and @code{dolist}, also create implicit blocks
2081 just as in Common Lisp.
2082
2083 Because they are implemented in terms of Emacs Lisp @code{catch}
2084 and @code{throw}, blocks have the same overhead as actual
2085 @code{catch} constructs (roughly two function calls).  However,
2086 Zawinski and Furuseth's optimizing byte compiler (standard in
2087 Emacs 19) will optimize away the @code{catch} if the block does
2088 not in fact contain any @code{return} or @code{return-from} calls
2089 that jump to it.  This means that @code{do} loops and @code{defun*}
2090 functions which don't use @code{return} don't pay the overhead to
2091 support it.
2092 @end defspec
2093
2094 @defspec return-from name [result]
2095 This macro returns from the block named @var{name}, which must be
2096 an (unevaluated) symbol.  If a @var{result} form is specified, it
2097 is evaluated to produce the result returned from the @code{block}.
2098 Otherwise, @code{nil} is returned.
2099 @end defspec
2100
2101 @defspec return [result]
2102 This macro is exactly like @code{(return-from nil @var{result})}.
2103 Common Lisp loops like @code{do} and @code{dolist} implicitly enclose
2104 themselves in @code{nil} blocks.
2105 @end defspec
2106
2107 @node Iteration, Loop Facility, Blocks and Exits, Control Structure
2108 @section Iteration
2109
2110 @noindent
2111 The macros described here provide more sophisticated, high-level
2112 looping constructs to complement Emacs Lisp's basic @code{while}
2113 loop.
2114
2115 @defspec loop forms@dots{}
2116 The @dfn{CL} package supports both the simple, old-style meaning of
2117 @code{loop} and the extremely powerful and flexible feature known as
2118 the @dfn{Loop Facility} or @dfn{Loop Macro}.  This more advanced
2119 facility is discussed in the following section; @pxref{Loop Facility}.
2120 The simple form of @code{loop} is described here.
2121
2122 If @code{loop} is followed by zero or more Lisp expressions,
2123 then @code{(loop @var{exprs}@dots{})} simply creates an infinite
2124 loop executing the expressions over and over.  The loop is
2125 enclosed in an implicit @code{nil} block.  Thus,
2126
2127 @example
2128 (loop (foo)  (if (no-more) (return 72))  (bar))
2129 @end example
2130
2131 @noindent
2132 is exactly equivalent to
2133
2134 @example
2135 (block nil (while t (foo)  (if (no-more) (return 72))  (bar)))
2136 @end example
2137
2138 If any of the expressions are plain symbols, the loop is instead
2139 interpreted as a Loop Macro specification as described later.
2140 (This is not a restriction in practice, since a plain symbol
2141 in the above notation would simply access and throw away the
2142 value of a variable.)
2143 @end defspec
2144
2145 @defspec do (spec@dots{}) (end-test [result@dots{}]) forms@dots{}
2146 This macro creates a general iterative loop.  Each @var{spec} is
2147 of the form
2148
2149 @example
2150 (@var{var} [@var{init} [@var{step}]])
2151 @end example
2152
2153 The loop works as follows:  First, each @var{var} is bound to the
2154 associated @var{init} value as if by a @code{let} form.  Then, in
2155 each iteration of the loop, the @var{end-test} is evaluated; if
2156 true, the loop is finished.  Otherwise, the body @var{forms} are
2157 evaluated, then each @var{var} is set to the associated @var{step}
2158 expression (as if by a @code{psetq} form) and the next iteration
2159 begins.  Once the @var{end-test} becomes true, the @var{result}
2160 forms are evaluated (with the @var{var}s still bound to their
2161 values) to produce the result returned by @code{do}.
2162
2163 The entire @code{do} loop is enclosed in an implicit @code{nil}
2164 block, so that you can use @code{(return)} to break out of the
2165 loop at any time.
2166
2167 If there are no @var{result} forms, the loop returns @code{nil}.
2168 If a given @var{var} has no @var{step} form, it is bound to its
2169 @var{init} value but not otherwise modified during the @code{do}
2170 loop (unless the code explicitly modifies it); this case is just
2171 a shorthand for putting a @code{(let ((@var{var} @var{init})) @dots{})}
2172 around the loop.  If @var{init} is also omitted it defaults to
2173 @code{nil}, and in this case a plain @samp{@var{var}} can be used
2174 in place of @samp{(@var{var})}, again following the analogy with
2175 @code{let}.
2176
2177 This example (from Steele) illustrates a loop which applies the
2178 function @code{f} to successive pairs of values from the lists
2179 @code{foo} and @code{bar}; it is equivalent to the call
2180 @code{(mapcar* 'f foo bar)}.  Note that this loop has no body
2181 @var{forms} at all, performing all its work as side effects of
2182 the rest of the loop.
2183
2184 @example
2185 (do ((x foo (cdr x))
2186      (y bar (cdr y))
2187      (z nil (cons (f (car x) (car y)) z)))
2188   ((or (null x) (null y))
2189    (nreverse z)))
2190 @end example
2191 @end defspec
2192
2193 @defspec do* (spec@dots{}) (end-test [result@dots{}]) forms@dots{}
2194 This is to @code{do} what @code{let*} is to @code{let}.  In
2195 particular, the initial values are bound as if by @code{let*}
2196 rather than @code{let}, and the steps are assigned as if by
2197 @code{setq} rather than @code{psetq}.
2198
2199 Here is another way to write the above loop:
2200
2201 @example
2202 (do* ((xp foo (cdr xp))
2203       (yp bar (cdr yp))
2204       (x (car xp) (car xp))
2205       (y (car yp) (car yp))
2206       z)
2207   ((or (null xp) (null yp))
2208    (nreverse z))
2209   (push (f x y) z))
2210 @end example
2211 @end defspec
2212
2213 @defspec dolist (var list [result]) forms@dots{}
2214 This is a more specialized loop which iterates across the elements
2215 of a list.  @var{list} should evaluate to a list; the body @var{forms}
2216 are executed with @var{var} bound to each element of the list in
2217 turn.  Finally, the @var{result} form (or @code{nil}) is evaluated
2218 with @var{var} bound to @code{nil} to produce the result returned by
2219 the loop.  The loop is surrounded by an implicit @code{nil} block.
2220 @end defspec
2221
2222 @defspec dotimes (var count [result]) forms@dots{}
2223 This is a more specialized loop which iterates a specified number
2224 of times.  The body is executed with @var{var} bound to the integers
2225 from zero (inclusive) to @var{count} (exclusive), in turn.  Then
2226 the @code{result} form is evaluated with @var{var} bound to the total
2227 number of iterations that were done (i.e., @code{(max 0 @var{count})})
2228 to get the return value for the loop form.  The loop is surrounded
2229 by an implicit @code{nil} block.
2230 @end defspec
2231
2232 @defspec do-symbols (var [obarray [result]]) forms@dots{}
2233 This loop iterates over all interned symbols.  If @var{obarray}
2234 is specified and is not @code{nil}, it loops over all symbols in
2235 that obarray.  For each symbol, the body @var{forms} are evaluated
2236 with @var{var} bound to that symbol.  The symbols are visited in
2237 an unspecified order.  Afterward the @var{result} form, if any,
2238 is evaluated (with @var{var} bound to @code{nil}) to get the return
2239 value.  The loop is surrounded by an implicit @code{nil} block.
2240 @end defspec
2241
2242 @defspec do-all-symbols (var [result]) forms@dots{}
2243 This is identical to @code{do-symbols} except that the @var{obarray}
2244 argument is omitted; it always iterates over the default obarray.
2245 @end defspec
2246
2247 @xref{Mapping over Sequences}, for some more functions for
2248 iterating over vectors or lists.
2249
2250 @node Loop Facility, Multiple Values, Iteration, Control Structure
2251 @section Loop Facility
2252
2253 @noindent
2254 A common complaint with Lisp's traditional looping constructs is
2255 that they are either too simple and limited, such as Common Lisp's
2256 @code{dotimes} or Emacs Lisp's @code{while}, or too unreadable and
2257 obscure, like Common Lisp's @code{do} loop.
2258
2259 To remedy this, recent versions of Common Lisp have added a new
2260 construct called the ``Loop Facility'' or ``@code{loop} macro,''
2261 with an easy-to-use but very powerful and expressive syntax.
2262
2263 @menu
2264 * Loop Basics::           `loop' macro, basic clause structure
2265 * Loop Examples::         Working examples of `loop' macro
2266 * For Clauses::           Clauses introduced by `for' or `as'
2267 * Iteration Clauses::     `repeat', `while', `thereis', etc.
2268 * Accumulation Clauses::  `collect', `sum', `maximize', etc.
2269 * Other Clauses::         `with', `if', `initially', `finally'
2270 @end menu
2271
2272 @node Loop Basics, Loop Examples, Loop Facility, Loop Facility
2273 @subsection Loop Basics
2274
2275 @noindent
2276 The @code{loop} macro essentially creates a mini-language within
2277 Lisp that is specially tailored for describing loops.  While this
2278 language is a little strange-looking by the standards of regular Lisp,
2279 it turns out to be very easy to learn and well-suited to its purpose.
2280
2281 Since @code{loop} is a macro, all parsing of the loop language
2282 takes place at byte-compile time; compiled @code{loop}s are just
2283 as efficient as the equivalent @code{while} loops written longhand.
2284
2285 @defspec loop clauses@dots{}
2286 A loop construct consists of a series of @var{clause}s, each
2287 introduced by a symbol like @code{for} or @code{do}.  Clauses
2288 are simply strung together in the argument list of @code{loop},
2289 with minimal extra parentheses.  The various types of clauses
2290 specify initializations, such as the binding of temporary
2291 variables, actions to be taken in the loop, stepping actions,
2292 and final cleanup.
2293
2294 Common Lisp specifies a certain general order of clauses in a
2295 loop:
2296
2297 @example
2298 (loop @var{name-clause}
2299       @var{var-clauses}@dots{}
2300       @var{action-clauses}@dots{})
2301 @end example
2302
2303 The @var{name-clause} optionally gives a name to the implicit
2304 block that surrounds the loop.  By default, the implicit block
2305 is named @code{nil}.  The @var{var-clauses} specify what
2306 variables should be bound during the loop, and how they should
2307 be modified or iterated throughout the course of the loop.  The
2308 @var{action-clauses} are things to be done during the loop, such
2309 as computing, collecting, and returning values.
2310
2311 The Emacs version of the @code{loop} macro is less restrictive about
2312 the order of clauses, but things will behave most predictably if
2313 you put the variable-binding clauses @code{with}, @code{for}, and
2314 @code{repeat} before the action clauses.  As in Common Lisp,
2315 @code{initially} and @code{finally} clauses can go anywhere.
2316
2317 Loops generally return @code{nil} by default, but you can cause
2318 them to return a value by using an accumulation clause like
2319 @code{collect}, an end-test clause like @code{always}, or an
2320 explicit @code{return} clause to jump out of the implicit block.
2321 (Because the loop body is enclosed in an implicit block, you can
2322 also use regular Lisp @code{return} or @code{return-from} to
2323 break out of the loop.)
2324 @end defspec
2325
2326 The following sections give some examples of the Loop Macro in
2327 action, and describe the particular loop clauses in great detail.
2328 Consult the second edition of Steele's @dfn{Common Lisp, the Language},
2329 for additional discussion and examples of the @code{loop} macro.
2330
2331 @node Loop Examples, For Clauses, Loop Basics, Loop Facility
2332 @subsection Loop Examples
2333
2334 @noindent
2335 Before listing the full set of clauses that are allowed, let's
2336 look at a few example loops just to get a feel for the @code{loop}
2337 language.
2338
2339 @example
2340 (loop for buf in (buffer-list)
2341       collect (buffer-file-name buf))
2342 @end example
2343
2344 @noindent
2345 This loop iterates over all Emacs buffers, using the list
2346 returned by @code{buffer-list}.  For each buffer @code{buf},
2347 it calls @code{buffer-file-name} and collects the results into
2348 a list, which is then returned from the @code{loop} construct.
2349 The result is a list of the file names of all the buffers in
2350 Emacs' memory.  The words @code{for}, @code{in}, and @code{collect}
2351 are reserved words in the @code{loop} language.
2352
2353 @example
2354 (loop repeat 20 do (insert "Yowsa\n"))
2355 @end example
2356
2357 @noindent
2358 This loop inserts the phrase ``Yowsa'' twenty times in the
2359 current buffer.
2360
2361 @example
2362 (loop until (eobp) do (munch-line) (forward-line 1))
2363 @end example
2364
2365 @noindent
2366 This loop calls @code{munch-line} on every line until the end
2367 of the buffer.  If point is already at the end of the buffer,
2368 the loop exits immediately.
2369
2370 @example
2371 (loop do (munch-line) until (eobp) do (forward-line 1))
2372 @end example
2373
2374 @noindent
2375 This loop is similar to the above one, except that @code{munch-line}
2376 is always called at least once.
2377
2378 @example
2379 (loop for x from 1 to 100
2380       for y = (* x x)
2381       until (>= y 729)
2382       finally return (list x (= y 729)))
2383 @end example
2384
2385 @noindent
2386 This more complicated loop searches for a number @code{x} whose
2387 square is 729.  For safety's sake it only examines @code{x}
2388 values up to 100; dropping the phrase @samp{to 100} would
2389 cause the loop to count upwards with no limit.  The second
2390 @code{for} clause defines @code{y} to be the square of @code{x}
2391 within the loop; the expression after the @code{=} sign is
2392 reevaluated each time through the loop.  The @code{until}
2393 clause gives a condition for terminating the loop, and the
2394 @code{finally} clause says what to do when the loop finishes.
2395 (This particular example was written less concisely than it
2396 could have been, just for the sake of illustration.)
2397
2398 Note that even though this loop contains three clauses (two
2399 @code{for}s and an @code{until}) that would have been enough to
2400 define loops all by themselves, it still creates a single loop
2401 rather than some sort of triple-nested loop.  You must explicitly
2402 nest your @code{loop} constructs if you want nested loops.
2403
2404 @node For Clauses, Iteration Clauses, Loop Examples, Loop Facility
2405 @subsection For Clauses
2406
2407 @noindent
2408 Most loops are governed by one or more @code{for} clauses.
2409 A @code{for} clause simultaneously describes variables to be
2410 bound, how those variables are to be stepped during the loop,
2411 and usually an end condition based on those variables.
2412
2413 The word @code{as} is a synonym for the word @code{for}.  This
2414 word is followed by a variable name, then a word like @code{from}
2415 or @code{across} that describes the kind of iteration desired.
2416 In Common Lisp, the phrase @code{being the} sometimes precedes
2417 the type of iteration; in this package both @code{being} and
2418 @code{the} are optional.  The word @code{each} is a synonym
2419 for @code{the}, and the word that follows it may be singular
2420 or plural:  @samp{for x being the elements of y} or
2421 @samp{for x being each element of y}.  Which form you use
2422 is purely a matter of style.
2423
2424 The variable is bound around the loop as if by @code{let}:
2425
2426 @example
2427 (setq i 'happy)
2428 (loop for i from 1 to 10 do (do-something-with i))
2429 i
2430      @result{} happy
2431 @end example
2432
2433 @table @code
2434 @item for @var{var} from @var{expr1} to @var{expr2} by @var{expr3}
2435 This type of @code{for} clause creates a counting loop.  Each of
2436 the three sub-terms is optional, though there must be at least one
2437 term so that the clause is marked as a counting clause.
2438
2439 The three expressions are the starting value, the ending value, and
2440 the step value, respectively, of the variable.  The loop counts
2441 upwards by default (@var{expr3} must be positive), from @var{expr1}
2442 to @var{expr2} inclusively.  If you omit the @code{from} term, the
2443 loop counts from zero; if you omit the @code{to} term, the loop
2444 counts forever without stopping (unless stopped by some other
2445 loop clause, of course); if you omit the @code{by} term, the loop
2446 counts in steps of one.
2447
2448 You can replace the word @code{from} with @code{upfrom} or
2449 @code{downfrom} to indicate the direction of the loop.  Likewise,
2450 you can replace @code{to} with @code{upto} or @code{downto}.
2451 For example, @samp{for x from 5 downto 1} executes five times
2452 with @code{x} taking on the integers from 5 down to 1 in turn.
2453 Also, you can replace @code{to} with @code{below} or @code{above},
2454 which are like @code{upto} and @code{downto} respectively except
2455 that they are exclusive rather than inclusive limits:
2456
2457 @example
2458 (loop for x to 10 collect x)
2459      @result{} (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)
2460 (loop for x below 10 collect x)
2461      @result{} (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)
2462 @end example
2463
2464 The @code{by} value is always positive, even for downward-counting
2465 loops.  Some sort of @code{from} value is required for downward
2466 loops; @samp{for x downto 5} is not a legal loop clause all by
2467 itself.
2468
2469 @item for @var{var} in @var{list} by @var{function}
2470 This clause iterates @var{var} over all the elements of @var{list},
2471 in turn.  If you specify the @code{by} term, then @var{function}
2472 is used to traverse the list instead of @code{cdr}; it must be a
2473 function taking one argument.  For example:
2474
2475 @example
2476 (loop for x in '(1 2 3 4 5 6) collect (* x x))
2477      @result{} (1 4 9 16 25 36)
2478 (loop for x in '(1 2 3 4 5 6) by 'cddr collect (* x x))
2479      @result{} (1 9 25)
2480 @end example
2481
2482 @item for @var{var} on @var{list} by @var{function}
2483 This clause iterates @var{var} over all the cons cells of @var{list}.
2484
2485 @example
2486 (loop for x on '(1 2 3 4) collect x)
2487      @result{} ((1 2 3 4) (2 3 4) (3 4) (4))
2488 @end example
2489
2490 With @code{by}, there is no real reason that the @code{on} expression
2491 must be a list.  For example:
2492
2493 @example
2494 (loop for x on first-animal by 'next-animal collect x)
2495 @end example
2496
2497 @noindent
2498 where @code{(next-animal x)} takes an ``animal'' @var{x} and returns
2499 the next in the (assumed) sequence of animals, or @code{nil} if
2500 @var{x} was the last animal in the sequence.
2501
2502 @item for @var{var} in-ref @var{list} by @var{function}
2503 This is like a regular @code{in} clause, but @var{var} becomes
2504 a @code{setf}-able ``reference'' onto the elements of the list
2505 rather than just a temporary variable.  For example,
2506
2507 @example
2508 (loop for x in-ref my-list do (incf x))
2509 @end example
2510
2511 @noindent
2512 increments every element of @code{my-list} in place.  This clause
2513 is an extension to standard Common Lisp.
2514
2515 @item for @var{var} across @var{array}
2516 This clause iterates @var{var} over all the elements of @var{array},
2517 which may be a vector or a string.
2518
2519 @example
2520 (loop for x across "aeiou"
2521       do (use-vowel (char-to-string x)))
2522 @end example
2523
2524 @item for @var{var} across-ref @var{array}
2525 This clause iterates over an array, with @var{var} a @code{setf}-able
2526 reference onto the elements; see @code{in-ref} above.
2527
2528 @item for @var{var} being the elements of @var{sequence}
2529 This clause iterates over the elements of @var{sequence}, which may
2530 be a list, vector, or string.  Since the type must be determined
2531 at run-time, this is somewhat less efficient than @code{in} or
2532 @code{across}.  The clause may be followed by the additional term
2533 @samp{using (index @var{var2})} to cause @var{var2} to be bound to
2534 the successive indices (starting at 0) of the elements.
2535
2536 This clause type is taken from older versions of the @code{loop} macro,
2537 and is not present in modern Common Lisp.  The @samp{using (sequence ...)}
2538 term of the older macros is not supported.
2539
2540 @item for @var{var} being the elements of-ref @var{sequence}
2541 This clause iterates over a sequence, with @var{var} a @code{setf}-able
2542 reference onto the elements; see @code{in-ref} above.
2543
2544 @item for @var{var} being the symbols [of @var{obarray}]
2545 This clause iterates over symbols, either over all interned symbols
2546 or over all symbols in @var{obarray}.  The loop is executed with
2547 @var{var} bound to each symbol in turn.  The symbols are visited in
2548 an unspecified order.
2549
2550 As an example,
2551
2552 @example
2553 (loop for sym being the symbols
2554       when (fboundp sym)
2555       when (string-match "^map" (symbol-name sym))
2556       collect sym)
2557 @end example
2558
2559 @noindent
2560 returns a list of all the functions whose names begin with @samp{map}.
2561
2562 The Common Lisp words @code{external-symbols} and @code{present-symbols}
2563 are also recognized but are equivalent to @code{symbols} in Emacs Lisp.
2564
2565 Due to a minor implementation restriction, it will not work to have
2566 more than one @code{for} clause iterating over symbols, hash tables,
2567 keymaps, overlays, or intervals in a given @code{loop}.  Fortunately,
2568 it would rarely if ever be useful to do so.  It @emph{is} legal to mix
2569 one of these types of clauses with other clauses like @code{for ... to}
2570 or @code{while}.
2571
2572 @item for @var{var} being the hash-keys of @var{hash-table}
2573 This clause iterates over the entries in @var{hash-table}.  For each
2574 hash table entry, @var{var} is bound to the entry's key.  If you write
2575 @samp{the hash-values} instead, @var{var} is bound to the values
2576 of the entries.  The clause may be followed by the additional
2577 term @samp{using (hash-values @var{var2})} (where @code{hash-values}
2578 is the opposite word of the word following @code{the}) to cause
2579 @var{var} and @var{var2} to be bound to the two parts of each
2580 hash table entry.
2581
2582 @item for @var{var} being the key-codes of @var{keymap}
2583 This clause iterates over the entries in @var{keymap}.  In GNU Emacs 18
2584 and 19, keymaps are either alists or vectors, and key-codes are integers
2585 or symbols.  In XEmacs, keymaps are a special new data type, and
2586 key-codes are symbols or lists of symbols.  The iteration does not enter
2587 nested keymaps or inherited (parent) keymaps.  You can use @samp{the
2588 key-bindings} to access the commands bound to the keys rather than the
2589 key codes, and you can add a @code{using} clause to access both the
2590 codes and the bindings together.
2591
2592 @item for @var{var} being the key-seqs of @var{keymap}
2593 This clause iterates over all key sequences defined by @var{keymap}
2594 and its nested keymaps, where @var{var} takes on values which are
2595 strings in Emacs 18 or vectors in Emacs 19.  The strings or vectors
2596 are reused for each iteration, so you must copy them if you wish to keep
2597 them permanently.  You can add a @samp{using (key-bindings ...)}
2598 clause to get the command bindings as well.
2599
2600 @item for @var{var} being the overlays [of @var{buffer}] @dots{}
2601 This clause iterates over the Emacs 19 ``overlays'' or XEmacs
2602 ``extents'' of a buffer (the clause @code{extents} is synonymous with
2603 @code{overlays}).  Under Emacs 18, this clause iterates zero times.  If
2604 the @code{of} term is omitted, the current buffer is used.  This clause
2605 also accepts optional @samp{from @var{pos}} and @samp{to @var{pos}}
2606 terms, limiting the clause to overlays which overlap the specified
2607 region.
2608
2609 @item for @var{var} being the intervals [of @var{buffer}] @dots{}
2610 This clause iterates over all intervals of a buffer with constant
2611 text properties.  The variable @var{var} will be bound to conses
2612 of start and end positions, where one start position is always equal
2613 to the previous end position.  The clause allows @code{of},
2614 @code{from}, @code{to}, and @code{property} terms, where the latter
2615 term restricts the search to just the specified property.  The
2616 @code{of} term may specify either a buffer or a string.  This
2617 clause is useful only in GNU Emacs 19; in other versions, all
2618 buffers and strings consist of a single interval.
2619
2620 @item for @var{var} being the frames
2621 This clause iterates over all frames, i.e., X window system windows
2622 open on Emacs files.  This clause works only under Emacs 19.  The
2623 clause @code{screens} is a synonym for @code{frames}.  The frames
2624 are visited in @code{next-frame} order starting from
2625 @code{selected-frame}.
2626
2627 @item for @var{var} being the windows [of @var{frame}]
2628 This clause iterates over the windows (in the Emacs sense) of
2629 the current frame, or of the specified @var{frame}.  (In Emacs 18
2630 there is only ever one frame, and the @code{of} term is not
2631 allowed there.)
2632
2633 @item for @var{var} being the buffers
2634 This clause iterates over all buffers in Emacs.  It is equivalent
2635 to @samp{for @var{var} in (buffer-list)}.
2636
2637 @item for @var{var} = @var{expr1} then @var{expr2}
2638 This clause does a general iteration.  The first time through
2639 the loop, @var{var} will be bound to @var{expr1}.  On the second
2640 and successive iterations it will be set by evaluating @var{expr2}
2641 (which may refer to the old value of @var{var}).  For example,
2642 these two loops are effectively the same:
2643
2644 @example
2645 (loop for x on my-list by 'cddr do ...)
2646 (loop for x = my-list then (cddr x) while x do ...)
2647 @end example
2648
2649 Note that this type of @code{for} clause does not imply any sort
2650 of terminating condition; the above example combines it with a
2651 @code{while} clause to tell when to end the loop.
2652
2653 If you omit the @code{then} term, @var{expr1} is used both for
2654 the initial setting and for successive settings:
2655
2656 @example
2657 (loop for x = (random) when (> x 0) return x)
2658 @end example
2659
2660 @noindent
2661 This loop keeps taking random numbers from the @code{(random)}
2662 function until it gets a positive one, which it then returns.
2663 @end table
2664
2665 If you include several @code{for} clauses in a row, they are
2666 treated sequentially (as if by @code{let*} and @code{setq}).
2667 You can instead use the word @code{and} to link the clauses,
2668 in which case they are processed in parallel (as if by @code{let}
2669 and @code{psetq}).
2670
2671 @example
2672 (loop for x below 5 for y = nil then x collect (list x y))
2673      @result{} ((0 nil) (1 1) (2 2) (3 3) (4 4))
2674 (loop for x below 5 and y = nil then x collect (list x y))
2675      @result{} ((0 nil) (1 0) (2 1) (3 2) (4 3))
2676 @end example
2677
2678 @noindent
2679 In the first loop, @code{y} is set based on the value of @code{x}
2680 that was just set by the previous clause; in the second loop,
2681 @code{x} and @code{y} are set simultaneously so @code{y} is set
2682 based on the value of @code{x} left over from the previous time
2683 through the loop.
2684
2685 Another feature of the @code{loop} macro is @dfn{destructuring},
2686 similar in concept to the destructuring provided by @code{defmacro}.
2687 The @var{var} part of any @code{for} clause can be given as a list
2688 of variables instead of a single variable.  The values produced
2689 during loop execution must be lists; the values in the lists are
2690 stored in the corresponding variables.
2691
2692 @example
2693 (loop for (x y) in '((2 3) (4 5) (6 7)) collect (+ x y))
2694      @result{} (5 9 13)
2695 @end example
2696
2697 In loop destructuring, if there are more values than variables
2698 the trailing values are ignored, and if there are more variables
2699 than values the trailing variables get the value @code{nil}.
2700 If @code{nil} is used as a variable name, the corresponding
2701 values are ignored.  Destructuring may be nested, and dotted
2702 lists of variables like @code{(x . y)} are allowed.
2703
2704 @node Iteration Clauses, Accumulation Clauses, For Clauses, Loop Facility
2705 @subsection Iteration Clauses
2706
2707 @noindent
2708 Aside from @code{for} clauses, there are several other loop clauses
2709 that control the way the loop operates.  They might be used by
2710 themselves, or in conjunction with one or more @code{for} clauses.
2711
2712 @table @code
2713 @item repeat @var{integer}
2714 This clause simply counts up to the specified number using an
2715 internal temporary variable.  The loops
2716
2717 @example
2718 (loop repeat n do ...)
2719 (loop for temp to n do ...)
2720 @end example
2721
2722 @noindent
2723 are identical except that the second one forces you to choose
2724 a name for a variable you aren't actually going to use.
2725
2726 @item while @var{condition}
2727 This clause stops the loop when the specified condition (any Lisp
2728 expression) becomes @code{nil}.  For example, the following two
2729 loops are equivalent, except for the implicit @code{nil} block
2730 that surrounds the second one:
2731
2732 @example
2733 (while @var{cond} @var{forms}@dots{})
2734 (loop while @var{cond} do @var{forms}@dots{})
2735 @end example
2736
2737 @item until @var{condition}
2738 This clause stops the loop when the specified condition is true,
2739 i.e., non-@code{nil}.
2740
2741 @item always @var{condition}
2742 This clause stops the loop when the specified condition is @code{nil}.
2743 Unlike @code{while}, it stops the loop using @code{return nil} so that
2744 the @code{finally} clauses are not executed.  If all the conditions
2745 were non-@code{nil}, the loop returns @code{t}:
2746
2747 @example
2748 (if (loop for size in size-list always (> size 10))
2749     (some-big-sizes)
2750   (no-big-sizes))
2751 @end example
2752
2753 @item never @var{condition}
2754 This clause is like @code{always}, except that the loop returns
2755 @code{t} if any conditions were false, or @code{nil} otherwise.
2756
2757 @item thereis @var{condition}
2758 This clause stops the loop when the specified form is non-@code{nil};
2759 in this case, it returns that non-@code{nil} value.  If all the
2760 values were @code{nil}, the loop returns @code{nil}.
2761 @end table
2762
2763 @node Accumulation Clauses, Other Clauses, Iteration Clauses, Loop Facility
2764 @subsection Accumulation Clauses
2765
2766 @noindent
2767 These clauses cause the loop to accumulate information about the
2768 specified Lisp @var{form}.  The accumulated result is returned
2769 from the loop unless overridden, say, by a @code{return} clause.
2770
2771 @table @code
2772 @item collect @var{form}
2773 This clause collects the values of @var{form} into a list.  Several
2774 examples of @code{collect} appear elsewhere in this manual.
2775
2776 The word @code{collecting} is a synonym for @code{collect}, and
2777 likewise for the other accumulation clauses.
2778
2779 @item append @var{form}
2780 This clause collects lists of values into a result list using
2781 @code{append}.
2782
2783 @item nconc @var{form}
2784 This clause collects lists of values into a result list by
2785 destructively modifying the lists rather than copying them.
2786
2787 @item concat @var{form}
2788 This clause concatenates the values of the specified @var{form}
2789 into a string.  (It and the following clause are extensions to
2790 standard Common Lisp.)
2791
2792 @item vconcat @var{form}
2793 This clause concatenates the values of the specified @var{form}
2794 into a vector.
2795
2796 @item count @var{form}
2797 This clause counts the number of times the specified @var{form}
2798 evaluates to a non-@code{nil} value.
2799
2800 @item sum @var{form}
2801 This clause accumulates the sum of the values of the specified
2802 @var{form}, which must evaluate to a number.
2803
2804 @item maximize @var{form}
2805 This clause accumulates the maximum value of the specified @var{form},
2806 which must evaluate to a number.  The return value is undefined if
2807 @code{maximize} is executed zero times.
2808
2809 @item minimize @var{form}
2810 This clause accumulates the minimum value of the specified @var{form}.
2811 @end table
2812
2813 Accumulation clauses can be followed by @samp{into @var{var}} to
2814 cause the data to be collected into variable @var{var} (which is
2815 automatically @code{let}-bound during the loop) rather than an
2816 unnamed temporary variable.  Also, @code{into} accumulations do
2817 not automatically imply a return value.  The loop must use some
2818 explicit mechanism, such as @code{finally return}, to return
2819 the accumulated result.
2820
2821 It is legal for several accumulation clauses of the same type to
2822 accumulate into the same place.  From Steele:
2823
2824 @example
2825 (loop for name in '(fred sue alice joe june)
2826       for kids in '((bob ken) () () (kris sunshine) ())
2827       collect name
2828       append kids)
2829      @result{} (fred bob ken sue alice joe kris sunshine june)
2830 @end example
2831
2832 @node Other Clauses, , Accumulation Clauses, Loop Facility
2833 @subsection Other Clauses
2834
2835 @noindent
2836 This section describes the remaining loop clauses.
2837
2838 @table @code
2839 @item with @var{var} = @var{value}
2840 This clause binds a variable to a value around the loop, but
2841 otherwise leaves the variable alone during the loop.  The following
2842 loops are basically equivalent:
2843
2844 @example
2845 (loop with x = 17 do ...)
2846 (let ((x 17)) (loop do ...))
2847 (loop for x = 17 then x do ...)
2848 @end example
2849
2850 Naturally, the variable @var{var} might be used for some purpose
2851 in the rest of the loop.  For example:
2852
2853 @example
2854 (loop for x in my-list  with res = nil  do (push x res)
2855       finally return res)
2856 @end example
2857
2858 This loop inserts the elements of @code{my-list} at the front of
2859 a new list being accumulated in @code{res}, then returns the
2860 list @code{res} at the end of the loop.  The effect is similar
2861 to that of a @code{collect} clause, but the list gets reversed
2862 by virtue of the fact that elements are being pushed onto the
2863 front of @code{res} rather than the end.
2864
2865 If you omit the @code{=} term, the variable is initialized to
2866 @code{nil}.  (Thus the @samp{= nil} in the above example is
2867 unnecessary.)
2868
2869 Bindings made by @code{with} are sequential by default, as if
2870 by @code{let*}.  Just like @code{for} clauses, @code{with} clauses
2871 can be linked with @code{and} to cause the bindings to be made by
2872 @code{let} instead.
2873
2874 @item if @var{condition} @var{clause}
2875 This clause executes the following loop clause only if the specified
2876 condition is true.  The following @var{clause} should be an accumulation,
2877 @code{do}, @code{return}, @code{if}, or @code{unless} clause.
2878 Several clauses may be linked by separating them with @code{and}.
2879 These clauses may be followed by @code{else} and a clause or clauses
2880 to execute if the condition was false.  The whole construct may
2881 optionally be followed by the word @code{end} (which may be used to
2882 disambiguate an @code{else} or @code{and} in a nested @code{if}).
2883
2884 The actual non-@code{nil} value of the condition form is available
2885 by the name @code{it} in the ``then'' part.  For example:
2886
2887 @example
2888 (setq funny-numbers '(6 13 -1))
2889      @result{} (6 13 -1)
2890 (loop for x below 10
2891       if (oddp x)
2892         collect x into odds
2893         and if (memq x funny-numbers) return (cdr it) end
2894       else
2895         collect x into evens
2896       finally return (vector odds evens))
2897      @result{} [(1 3 5 7 9) (0 2 4 6 8)]
2898 (setq funny-numbers '(6 7 13 -1))
2899      @result{} (6 7 13 -1)
2900 (loop <@r{same thing again}>)
2901      @result{} (13 -1)
2902 @end example
2903
2904 Note the use of @code{and} to put two clauses into the ``then''
2905 part, one of which is itself an @code{if} clause.  Note also that
2906 @code{end}, while normally optional, was necessary here to make
2907 it clear that the @code{else} refers to the outermost @code{if}
2908 clause.  In the first case, the loop returns a vector of lists
2909 of the odd and even values of @var{x}.  In the second case, the
2910 odd number 7 is one of the @code{funny-numbers} so the loop
2911 returns early; the actual returned value is based on the result
2912 of the @code{memq} call.
2913
2914 @item when @var{condition} @var{clause}
2915 This clause is just a synonym for @code{if}.
2916
2917 @item unless @var{condition} @var{clause}
2918 The @code{unless} clause is just like @code{if} except that the
2919 sense of the condition is reversed.
2920
2921 @item named @var{name}
2922 This clause gives a name other than @code{nil} to the implicit
2923 block surrounding the loop.  The @var{name} is the symbol to be
2924 used as the block name.
2925
2926 @item initially [do] @var{forms}...
2927 This keyword introduces one or more Lisp forms which will be
2928 executed before the loop itself begins (but after any variables
2929 requested by @code{for} or @code{with} have been bound to their
2930 initial values).  @code{initially} clauses can appear anywhere;
2931 if there are several, they are executed in the order they appear
2932 in the loop.  The keyword @code{do} is optional.
2933
2934 @item finally [do] @var{forms}...
2935 This introduces Lisp forms which will be executed after the loop
2936 finishes (say, on request of a @code{for} or @code{while}).
2937 @code{initially} and @code{finally} clauses may appear anywhere
2938 in the loop construct, but they are executed (in the specified
2939 order) at the beginning or end, respectively, of the loop.
2940
2941 @item finally return @var{form}
2942 This says that @var{form} should be executed after the loop
2943 is done to obtain a return value.  (Without this, or some other
2944 clause like @code{collect} or @code{return}, the loop will simply
2945 return @code{nil}.)  Variables bound by @code{for}, @code{with},
2946 or @code{into} will still contain their final values when @var{form}
2947 is executed.
2948
2949 @item do @var{forms}...
2950 The word @code{do} may be followed by any number of Lisp expressions
2951 which are executed as an implicit @code{progn} in the body of the
2952 loop.  Many of the examples in this section illustrate the use of
2953 @code{do}.
2954
2955 @item return @var{form}
2956 This clause causes the loop to return immediately.  The following
2957 Lisp form is evaluated to give the return value of the @code{loop}
2958 form.  The @code{finally} clauses, if any, are not executed.
2959 Of course, @code{return} is generally used inside an @code{if} or
2960 @code{unless}, as its use in a top-level loop clause would mean
2961 the loop would never get to ``loop'' more than once.
2962
2963 The clause @samp{return @var{form}} is equivalent to
2964 @samp{do (return @var{form})} (or @code{return-from} if the loop
2965 was named).  The @code{return} clause is implemented a bit more
2966 efficiently, though.
2967 @end table
2968
2969 While there is no high-level way to add user extensions to @code{loop}
2970 (comparable to @code{defsetf} for @code{setf}, say), this package
2971 does offer two properties called @code{cl-loop-handler} and
2972 @code{cl-loop-for-handler} which are functions to be called when
2973 a given symbol is encountered as a top-level loop clause or
2974 @code{for} clause, respectively.  Consult the source code in
2975 file @file{cl-macs.el} for details.
2976
2977 This package's @code{loop} macro is compatible with that of Common
2978 Lisp, except that a few features are not implemented:  @code{loop-finish}
2979 and data-type specifiers.  Naturally, the @code{for} clauses which
2980 iterate over keymaps, overlays, intervals, frames, windows, and
2981 buffers are Emacs-specific extensions.
2982
2983 @node Multiple Values, , Loop Facility, Control Structure
2984 @section Multiple Values
2985
2986 @noindent
2987 Common Lisp functions can return zero or more results.  Emacs Lisp
2988 functions, by contrast, always return exactly one result.  This
2989 package makes no attempt to emulate Common Lisp multiple return
2990 values; Emacs versions of Common Lisp functions that return more
2991 than one value either return just the first value (as in
2992 @code{compiler-macroexpand}) or return a list of values (as in
2993 @code{get-setf-method}).  This package @emph{does} define placeholders
2994 for the Common Lisp functions that work with multiple values, but
2995 in Emacs Lisp these functions simply operate on lists instead.
2996 The @code{values} form, for example, is a synonym for @code{list}
2997 in Emacs.
2998
2999 @defspec multiple-value-bind (var@dots{}) values-form forms@dots{}
3000 This form evaluates @var{values-form}, which must return a list of
3001 values.  It then binds the @var{var}s to these respective values,
3002 as if by @code{let}, and then executes the body @var{forms}.
3003 If there are more @var{var}s than values, the extra @var{var}s
3004 are bound to @code{nil}.  If there are fewer @var{var}s than
3005 values, the excess values are ignored.
3006 @end defspec
3007
3008 @defspec multiple-value-setq (var@dots{}) form
3009 This form evaluates @var{form}, which must return a list of values.
3010 It then sets the @var{var}s to these respective values, as if by
3011 @code{setq}.  Extra @var{var}s or values are treated the same as
3012 in @code{multiple-value-bind}.
3013 @end defspec
3014
3015 The older Quiroz package attempted a more faithful (but still
3016 imperfect) emulation of Common Lisp multiple values.  The old
3017 method ``usually'' simulated true multiple values quite well,
3018 but under certain circumstances would leave spurious return
3019 values in memory where a later, unrelated @code{multiple-value-bind}
3020 form would see them.
3021
3022 Since a perfect emulation is not feasible in Emacs Lisp, this
3023 package opts to keep it as simple and predictable as possible.
3024
3025 @node Macros, Declarations, Control Structure, Top
3026 @chapter Macros
3027
3028 @noindent
3029 This package implements the various Common Lisp features of
3030 @code{defmacro}, such as destructuring, @code{&environment},
3031 and @code{&body}.  Top-level @code{&whole} is not implemented
3032 for @code{defmacro} due to technical difficulties.
3033 @xref{Argument Lists}.
3034
3035 Destructuring is made available to the user by way of the
3036 following macro:
3037
3038 @defspec destructuring-bind arglist expr forms@dots{}
3039 This macro expands to code which executes @var{forms}, with
3040 the variables in @var{arglist} bound to the list of values
3041 returned by @var{expr}.  The @var{arglist} can include all
3042 the features allowed for @code{defmacro} argument lists,
3043 including destructuring.  (The @code{&environment} keyword
3044 is not allowed.)  The macro expansion will signal an error
3045 if @var{expr} returns a list of the wrong number of arguments
3046 or with incorrect keyword arguments.
3047 @end defspec
3048
3049 This package also includes the Common Lisp @code{define-compiler-macro}
3050 facility, which allows you to define compile-time expansions and
3051 optimizations for your functions.
3052
3053 @defspec define-compiler-macro name arglist forms@dots{}
3054 This form is similar to @code{defmacro}, except that it only expands
3055 calls to @var{name} at compile-time; calls processed by the Lisp
3056 interpreter are not expanded, nor are they expanded by the
3057 @code{macroexpand} function.
3058
3059 The argument list may begin with a @code{&whole} keyword and a
3060 variable.  This variable is bound to the macro-call form itself,
3061 i.e., to a list of the form @samp{(@var{name} @var{args}@dots{})}.
3062 If the macro expander returns this form unchanged, then the
3063 compiler treats it as a normal function call.  This allows
3064 compiler macros to work as optimizers for special cases of a
3065 function, leaving complicated cases alone.
3066
3067 For example, here is a simplified version of a definition that
3068 appears as a standard part of this package:
3069
3070 @example
3071 (define-compiler-macro member* (&whole form a list &rest keys)
3072   (if (and (null keys)
3073            (eq (car-safe a) 'quote)
3074            (not (floatp-safe (cadr a))))
3075       (list 'memq a list)
3076     form))
3077 @end example
3078
3079 @noindent
3080 This definition causes @code{(member* @var{a} @var{list})} to change
3081 to a call to the faster @code{memq} in the common case where @var{a}
3082 is a non-floating-point constant; if @var{a} is anything else, or
3083 if there are any keyword arguments in the call, then the original
3084 @code{member*} call is left intact.  (The actual compiler macro
3085 for @code{member*} optimizes a number of other cases, including
3086 common @code{:test} predicates.)
3087 @end defspec
3088
3089 @defun compiler-macroexpand form
3090 This function is analogous to @code{macroexpand}, except that it
3091 expands compiler macros rather than regular macros.  It returns
3092 @var{form} unchanged if it is not a call to a function for which
3093 a compiler macro has been defined, or if that compiler macro
3094 decided to punt by returning its @code{&whole} argument.  Like
3095 @code{macroexpand}, it expands repeatedly until it reaches a form
3096 for which no further expansion is possible.
3097 @end defun
3098
3099 @xref{Macro Bindings}, for descriptions of the @code{macrolet}
3100 and @code{symbol-macrolet} forms for making ``local'' macro
3101 definitions.
3102
3103 @node Declarations, Symbols, Macros, Top
3104 @chapter Declarations
3105
3106 @noindent
3107 Common Lisp includes a complex and powerful ``declaration''
3108 mechanism that allows you to give the compiler special hints
3109 about the types of data that will be stored in particular variables,
3110 and about the ways those variables and functions will be used.  This
3111 package defines versions of all the Common Lisp declaration forms:
3112 @code{declare}, @code{locally}, @code{proclaim}, @code{declaim},
3113 and @code{the}.
3114
3115 Most of the Common Lisp declarations are not currently useful in
3116 Emacs Lisp, as the byte-code system provides little opportunity
3117 to benefit from type information, and @code{special} declarations
3118 are redundant in a fully dynamically-scoped Lisp.  A few
3119 declarations are meaningful when the optimizing Emacs 19 byte
3120 compiler is being used, however.  Under the earlier non-optimizing
3121 compiler, these declarations will effectively be ignored.
3122
3123 @defun proclaim decl-spec
3124 This function records a ``global'' declaration specified by
3125 @var{decl-spec}.  Since @code{proclaim} is a function, @var{decl-spec}
3126 is evaluated and thus should normally be quoted.
3127 @end defun
3128
3129 @defspec declaim decl-specs@dots{}
3130 This macro is like @code{proclaim}, except that it takes any number
3131 of @var{decl-spec} arguments, and the arguments are unevaluated and
3132 unquoted.  The @code{declaim} macro also puts an @code{(eval-when
3133 (compile load eval) ...)} around the declarations so that they will
3134 be registered at compile-time as well as at run-time.  (This is vital,
3135 since normally the declarations are meant to influence the way the
3136 compiler treats the rest of the file that contains the @code{declaim}
3137 form.)
3138 @end defspec
3139
3140 @defspec declare decl-specs@dots{}
3141 This macro is used to make declarations within functions and other
3142 code.  Common Lisp allows declarations in various locations, generally
3143 at the beginning of any of the many ``implicit @code{progn}s''
3144 throughout Lisp syntax, such as function bodies, @code{let} bodies,
3145 etc.  Currently the only declaration understood by @code{declare}
3146 is @code{special}.
3147 @end defspec
3148
3149 @defspec locally declarations@dots{} forms@dots{}
3150 In this package, @code{locally} is no different from @code{progn}.
3151 @end defspec
3152
3153 @defspec the type form
3154 Type information provided by @code{the} is ignored in this package;
3155 in other words, @code{(the @var{type} @var{form})} is equivalent
3156 to @var{form}.  Future versions of the optimizing byte-compiler may
3157 make use of this information.
3158
3159 For example, @code{mapcar} can map over both lists and arrays.  It is
3160 hard for the compiler to expand @code{mapcar} into an in-line loop
3161 unless it knows whether the sequence will be a list or an array ahead
3162 of time.  With @code{(mapcar 'car (the vector foo))}, a future
3163 compiler would have enough information to expand the loop in-line.
3164 For now, Emacs Lisp will treat the above code as exactly equivalent
3165 to @code{(mapcar 'car foo)}.
3166 @end defspec
3167
3168 Each @var{decl-spec} in a @code{proclaim}, @code{declaim}, or
3169 @code{declare} should be a list beginning with a symbol that says
3170 what kind of declaration it is.  This package currently understands
3171 @code{special}, @code{inline}, @code{notinline}, @code{optimize},
3172 and @code{warn} declarations.  (The @code{warn} declaration is an
3173 extension of standard Common Lisp.)  Other Common Lisp declarations,
3174 such as @code{type} and @code{ftype}, are silently ignored.
3175
3176 @table @code
3177 @item special
3178 Since all variables in Emacs Lisp are ``special'' (in the Common
3179 Lisp sense), @code{special} declarations are only advisory.  They
3180 simply tell the optimizing byte compiler that the specified
3181 variables are intentionally being referred to without being
3182 bound in the body of the function.  The compiler normally emits
3183 warnings for such references, since they could be typographical
3184 errors for references to local variables.
3185
3186 The declaration @code{(declare (special @var{var1} @var{var2}))} is
3187 equivalent to @code{(defvar @var{var1}) (defvar @var{var2})} in the
3188 optimizing compiler, or to nothing at all in older compilers (which
3189 do not warn for non-local references).
3190
3191 In top-level contexts, it is generally better to write
3192 @code{(defvar @var{var})} than @code{(declaim (special @var{var}))},
3193 since @code{defvar} makes your intentions clearer.  But the older
3194 byte compilers can not handle @code{defvar}s appearing inside of
3195 functions, while @code{(declare (special @var{var}))} takes care
3196 to work correctly with all compilers.
3197
3198 @item inline
3199 The @code{inline} @var{decl-spec} lists one or more functions
3200 whose bodies should be expanded ``in-line'' into calling functions
3201 whenever the compiler is able to arrange for it.  For example,
3202 the Common Lisp function @code{cadr} is declared @code{inline}
3203 by this package so that the form @code{(cadr @var{x})} will
3204 expand directly into @code{(car (cdr @var{x}))} when it is called
3205 in user functions, for a savings of one (relatively expensive)
3206 function call.
3207
3208 The following declarations are all equivalent.  Note that the
3209 @code{defsubst} form is a convenient way to define a function
3210 and declare it inline all at once, but it is available only in
3211 Emacs 19.
3212
3213 @example
3214 (declaim (inline foo bar))
3215 (eval-when (compile load eval) (proclaim '(inline foo bar)))
3216 (proclaim-inline foo bar)      ; XEmacs only
3217 (defsubst foo (...) ...)       ; instead of defun; Emacs 19 only
3218 @end example
3219
3220 @strong{Please note:}  This declaration remains in effect after the
3221 containing source file is done.  It is correct to use it to
3222 request that a function you have defined should be inlined,
3223 but it is impolite to use it to request inlining of an external
3224 function.
3225
3226 In Common Lisp, it is possible to use @code{(declare (inline @dots{}))}
3227 before a particular call to a function to cause just that call to
3228 be inlined; the current byte compilers provide no way to implement
3229 this, so @code{(declare (inline @dots{}))} is currently ignored by
3230 this package.
3231
3232 @item notinline
3233 The @code{notinline} declaration lists functions which should
3234 not be inlined after all; it cancels a previous @code{inline}
3235 declaration.
3236
3237 @item optimize
3238 This declaration controls how much optimization is performed by
3239 the compiler.  Naturally, it is ignored by the earlier non-optimizing
3240 compilers.
3241
3242 The word @code{optimize} is followed by any number of lists like
3243 @code{(speed 3)} or @code{(safety 2)}.  Common Lisp defines several
3244 optimization ``qualities''; this package ignores all but @code{speed}
3245 and @code{safety}.  The value of a quality should be an integer from
3246 0 to 3, with 0 meaning ``unimportant'' and 3 meaning ``very important.''
3247 The default level for both qualities is 1.
3248
3249 In this package, with the Emacs 19 optimizing compiler, the
3250 @code{speed} quality is tied to the @code{byte-compile-optimize}
3251 flag, which is set to @code{nil} for @code{(speed 0)} and to
3252 @code{t} for higher settings; and the @code{safety} quality is
3253 tied to the @code{byte-compile-delete-errors} flag, which is
3254 set to @code{t} for @code{(safety 3)} and to @code{nil} for all
3255 lower settings.  (The latter flag controls whether the compiler
3256 is allowed to optimize out code whose only side-effect could
3257 be to signal an error, e.g., rewriting @code{(progn foo bar)} to
3258 @code{bar} when it is not known whether @code{foo} will be bound
3259 at run-time.)
3260
3261 Note that even compiling with @code{(safety 0)}, the Emacs
3262 byte-code system provides sufficient checking to prevent real
3263 harm from being done.  For example, barring serious bugs in
3264 Emacs itself, Emacs will not crash with a segmentation fault
3265 just because of an error in a fully-optimized Lisp program.
3266
3267 The @code{optimize} declaration is normally used in a top-level
3268 @code{proclaim} or @code{declaim} in a file; Common Lisp allows
3269 it to be used with @code{declare} to set the level of optimization
3270 locally for a given form, but this will not work correctly with the
3271 current version of the optimizing compiler.  (The @code{declare}
3272 will set the new optimization level, but that level will not
3273 automatically be unset after the enclosing form is done.)
3274
3275 @item warn
3276 This declaration controls what sorts of warnings are generated
3277 by the byte compiler.  Again, only the optimizing compiler
3278 generates warnings.  The word @code{warn} is followed by any
3279 number of ``warning qualities,'' similar in form to optimization
3280 qualities.  The currently supported warning types are
3281 @code{redefine}, @code{callargs}, @code{unresolved}, and
3282 @code{free-vars}; in the current system, a value of 0 will
3283 disable these warnings and any higher value will enable them.
3284 See the documentation for the optimizing byte compiler for details.
3285 @end table
3286
3287 @node Symbols, Numbers, Declarations, Top
3288 @chapter Symbols
3289
3290 @noindent
3291 This package defines several symbol-related features that were
3292 missing from Emacs Lisp.
3293
3294 @menu
3295 * Property Lists::       `get*', `remprop', `getf', `remf'
3296 * Creating Symbols::     `gensym', `gentemp'
3297 @end menu
3298
3299 @node Property Lists, Creating Symbols, Symbols, Symbols
3300 @section Property Lists
3301
3302 @noindent
3303 These functions augment the standard Emacs Lisp functions @code{get}
3304 and @code{put} for operating on properties attached to symbols.
3305 There are also functions for working with property lists as
3306 first-class data structures not attached to particular symbols.
3307
3308 @defun get* symbol property &optional default
3309 This function is like @code{get}, except that if the property is
3310 not found, the @var{default} argument provides the return value.
3311 (The Emacs Lisp @code{get} function always uses @code{nil} as
3312 the default; this package's @code{get*} is equivalent to Common
3313 Lisp's @code{get}.)
3314
3315 The @code{get*} function is @code{setf}-able; when used in this
3316 fashion, the @var{default} argument is allowed but ignored.
3317 @end defun
3318
3319 @defun remprop symbol property
3320 This function removes the entry for @var{property} from the property
3321 list of @var{symbol}.  It returns a true value if the property was
3322 indeed found and removed, or @code{nil} if there was no such property.
3323 (This function was probably omitted from Emacs originally because,
3324 since @code{get} did not allow a @var{default}, it was very difficult
3325 to distinguish between a missing property and a property whose value
3326 was @code{nil}; thus, setting a property to @code{nil} was close
3327 enough to @code{remprop} for most purposes.)
3328 @end defun
3329
3330 @defun getf place property &optional default
3331 This function scans the list @var{place} as if it were a property
3332 list, i.e., a list of alternating property names and values.  If
3333 an even-numbered element of @var{place} is found which is @code{eq}
3334 to @var{property}, the following odd-numbered element is returned.
3335 Otherwise, @var{default} is returned (or @code{nil} if no default
3336 is given).
3337
3338 In particular,
3339
3340 @example
3341 (get sym prop)  @equiv{}  (getf (symbol-plist sym) prop)
3342 @end example
3343
3344 It is legal to use @code{getf} as a @code{setf} place, in which case
3345 its @var{place} argument must itself be a legal @code{setf} place.
3346 The @var{default} argument, if any, is ignored in this context.
3347 The effect is to change (via @code{setcar}) the value cell in the
3348 list that corresponds to @var{property}, or to cons a new property-value
3349 pair onto the list if the property is not yet present.
3350
3351 @example
3352 (put sym prop val)  @equiv{}  (setf (getf (symbol-plist sym) prop) val)
3353 @end example
3354
3355 The @code{get} and @code{get*} functions are also @code{setf}-able.
3356 The fact that @code{default} is ignored can sometimes be useful:
3357
3358 @example
3359 (incf (get* 'foo 'usage-count 0))
3360 @end example
3361
3362 Here, symbol @code{foo}'s @code{usage-count} property is incremented
3363 if it exists, or set to 1 (an incremented 0) otherwise.
3364
3365 When not used as a @code{setf} form, @code{getf} is just a regular
3366 function and its @var{place} argument can actually be any Lisp
3367 expression.
3368 @end defun
3369
3370 @defspec remf place property
3371 This macro removes the property-value pair for @var{property} from
3372 the property list stored at @var{place}, which is any @code{setf}-able
3373 place expression.  It returns true if the property was found.  Note
3374 that if @var{property} happens to be first on the list, this will
3375 effectively do a @code{(setf @var{place} (cddr @var{place}))},
3376 whereas if it occurs later, this simply uses @code{setcdr} to splice
3377 out the property and value cells.
3378 @end defspec
3379
3380 @iftex
3381 @secno=2
3382 @end iftex
3383
3384 @node Creating Symbols, , Property Lists, Symbols
3385 @section Creating Symbols
3386
3387 @noindent
3388 These functions create unique symbols, typically for use as
3389 temporary variables.
3390
3391 @defun gensym &optional x
3392 This function creates a new, uninterned symbol (using @code{make-symbol})
3393 with a unique name.  (The name of an uninterned symbol is relevant
3394 only if the symbol is printed.)  By default, the name is generated
3395 from an increasing sequence of numbers, @samp{G1000}, @samp{G1001},
3396 @samp{G1002}, etc.  If the optional argument @var{x} is a string, that
3397 string is used as a prefix instead of @samp{G}.  Uninterned symbols
3398 are used in macro expansions for temporary variables, to ensure that
3399 their names will not conflict with ``real'' variables in the user's
3400 code.
3401 @end defun
3402
3403 @defvar *gensym-counter*
3404 This variable holds the counter used to generate @code{gensym} names.
3405 It is incremented after each use by @code{gensym}.  In Common Lisp
3406 this is initialized with 0, but this package initializes it with a
3407 random (time-dependent) value to avoid trouble when two files that
3408 each used @code{gensym} in their compilation are loaded together.
3409
3410 @strong{XEmacs note:} As of XEmacs 21.0, an uninterned symbol remains
3411 uninterned even after being dumped to bytecode.  Older versions of Emacs
3412 didn't distinguish the printed representation of interned and uninterned
3413 symbols, so their names had to be treated more carefully.
3414 @end defvar
3415
3416 @defun gentemp &optional x
3417 This function is like @code{gensym}, except that it produces a new
3418 @emph{interned} symbol.  If the symbol that is generated already
3419 exists, the function keeps incrementing the counter and trying
3420 again until a new symbol is generated.
3421 @end defun
3422
3423 The Quiroz @file{cl.el} package also defined a @code{defkeyword}
3424 form for creating self-quoting keyword symbols.  This package
3425 automatically creates all keywords that are called for by
3426 @code{&key} argument specifiers, and discourages the use of
3427 keywords as data unrelated to keyword arguments, so the
3428 @code{defkeyword} form has been discontinued.
3429
3430 @iftex
3431 @chapno=11
3432 @end iftex
3433
3434 @node Numbers, Sequences, Symbols, Top
3435 @chapter Numbers
3436
3437 @noindent
3438 This section defines a few simple Common Lisp operations on numbers
3439 which were left out of Emacs Lisp.
3440
3441 @menu
3442 * Predicates on Numbers::       `plusp', `oddp', `floatp-safe', etc.
3443 * Numerical Functions::         `abs', `expt', `floor*', etc.
3444 * Random Numbers::              `random*', `make-random-state'
3445 * Implementation Parameters::   `most-positive-fixnum', `most-positive-float'
3446 @end menu
3447
3448 @iftex
3449 @secno=1
3450 @end iftex
3451
3452 @node Predicates on Numbers, Numerical Functions, Numbers, Numbers
3453 @section Predicates on Numbers
3454
3455 @noindent
3456 These functions return @code{t} if the specified condition is
3457 true of the numerical argument, or @code{nil} otherwise.
3458
3459 @defun plusp number
3460 This predicate tests whether @var{number} is positive.  It is an
3461 error if the argument is not a number.
3462 @end defun
3463
3464 @defun minusp number
3465 This predicate tests whether @var{number} is negative.  It is an
3466 error if the argument is not a number.
3467 @end defun
3468
3469 @defun oddp integer
3470 This predicate tests whether @var{integer} is odd.  It is an
3471 error if the argument is not an integer.
3472 @end defun
3473
3474 @defun evenp integer
3475 This predicate tests whether @var{integer} is even.  It is an
3476 error if the argument is not an integer.
3477 @end defun
3478
3479 @defun floatp-safe object
3480 This predicate tests whether @var{object} is a floating-point
3481 number.  On systems that support floating-point, this is equivalent
3482 to @code{floatp}.  On other systems, this always returns @code{nil}.
3483 @end defun
3484
3485 @iftex
3486 @secno=3
3487 @end iftex
3488
3489 @node Numerical Functions, Random Numbers, Predicates on Numbers, Numbers
3490 @section Numerical Functions
3491
3492 @noindent
3493 These functions perform various arithmetic operations on numbers.
3494
3495 @defun abs number
3496 This function returns the absolute value of @var{number}.  (Newer
3497 versions of Emacs provide this as a built-in function; this package
3498 defines @code{abs} only for Emacs 18 versions which don't provide
3499 it as a primitive.)
3500 @end defun
3501
3502 @defun expt base power
3503 This function returns @var{base} raised to the power of @var{number}.
3504 (Newer versions of Emacs provide this as a built-in function; this
3505 package defines @code{expt} only for Emacs 18 versions which don't
3506 provide it as a primitive.)
3507 @end defun
3508
3509 @defun gcd &rest integers
3510 This function returns the Greatest Common Divisor of the arguments.
3511 For one argument, it returns the absolute value of that argument.
3512 For zero arguments, it returns zero.
3513 @end defun
3514
3515 @defun lcm &rest integers
3516 This function returns the Least Common Multiple of the arguments.
3517 For one argument, it returns the absolute value of that argument.
3518 For zero arguments, it returns one.
3519 @end defun
3520
3521 @defun isqrt integer
3522 This function computes the ``integer square root'' of its integer
3523 argument, i.e., the greatest integer less than or equal to the true
3524 square root of the argument.
3525 @end defun
3526
3527 @defun floor* number &optional divisor
3528 This function implements the Common Lisp @code{floor} function.
3529 It is called @code{floor*} to avoid name conflicts with the
3530 simpler @code{floor} function built-in to Emacs 19.
3531
3532 With one argument, @code{floor*} returns a list of two numbers:
3533 The argument rounded down (toward minus infinity) to an integer,
3534 and the ``remainder'' which would have to be added back to the
3535 first return value to yield the argument again.  If the argument
3536 is an integer @var{x}, the result is always the list @code{(@var{x} 0)}.
3537 If the argument is an Emacs 19 floating-point number, the first
3538 result is a Lisp integer and the second is a Lisp float between
3539 0 (inclusive) and 1 (exclusive).
3540
3541 With two arguments, @code{floor*} divides @var{number} by
3542 @var{divisor}, and returns the floor of the quotient and the
3543 corresponding remainder as a list of two numbers.  If
3544 @code{(floor* @var{x} @var{y})} returns @code{(@var{q} @var{r})},
3545 then @code{@var{q}*@var{y} + @var{r} = @var{x}}, with @var{r}
3546 between 0 (inclusive) and @var{r} (exclusive).  Also, note
3547 that @code{(floor* @var{x})} is exactly equivalent to
3548 @code{(floor* @var{x} 1)}.
3549
3550 This function is entirely compatible with Common Lisp's @code{floor}
3551 function, except that it returns the two results in a list since
3552 Emacs Lisp does not support multiple-valued functions.
3553 @end defun
3554
3555 @defun ceiling* number &optional divisor
3556 This function implements the Common Lisp @code{ceiling} function,
3557 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3558 argument or quotient of the arguments up toward plus infinity.
3559 The remainder will be between 0 and minus @var{r}.
3560 @end defun
3561
3562 @defun truncate* number &optional divisor
3563 This function implements the Common Lisp @code{truncate} function,
3564 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3565 argument or quotient of the arguments toward zero.  Thus it is
3566 equivalent to @code{floor*} if the argument or quotient is
3567 positive, or to @code{ceiling*} otherwise.  The remainder has
3568 the same sign as @var{number}.
3569 @end defun
3570
3571 @defun round* number &optional divisor
3572 This function implements the Common Lisp @code{round} function,
3573 which is analogous to @code{floor} except that it rounds the
3574 argument or quotient of the arguments to the nearest integer.
3575 In the case of a tie (the argument or quotient is exactly
3576 halfway between two integers), it rounds to the even integer.
3577 @end defun
3578
3579 @defun mod* number divisor
3580 This function returns the same value as the second return value
3581 of @code{floor}.
3582 @end defun
3583
3584 @defun rem* number divisor
3585 This function returns the same value as the second return value
3586 of @code{truncate}.
3587 @end defun
3588
3589 These definitions are compatible with those in the Quiroz
3590 @file{cl.el} package, except that this package appends @samp{*}
3591 to certain function names to avoid conflicts with existing
3592 Emacs 19 functions, and that the mechanism for returning
3593 multiple values is different.
3594
3595 @iftex
3596 @secno=8
3597 @end iftex
3598
3599 @node Random Numbers, Implementation Parameters, Numerical Functions, Numbers
3600 @section Random Numbers
3601
3602 @noindent
3603 This package also provides an implementation of the Common Lisp
3604 random number generator.  It uses its own additive-congruential
3605 algorithm, which is much more likely to give statistically clean
3606 random numbers than the simple generators supplied by many
3607 operating systems.
3608
3609 @defun random* number &optional state
3610 This function returns a random nonnegative number less than
3611 @var{number}, and of the same type (either integer or floating-point).
3612 The @var{state} argument should be a @code{random-state} object
3613 which holds the state of the random number generator.  The
3614 function modifies this state object as a side effect.  If
3615 @var{state} is omitted, it defaults to the variable
3616 @code{*random-state*}, which contains a pre-initialized
3617 @code{random-state} object.
3618 @end defun
3619
3620 @defvar *random-state*
3621 This variable contains the system ``default'' @code{random-state}
3622 object, used for calls to @code{random*} that do not specify an
3623 alternative state object.  Since any number of programs in the
3624 Emacs process may be accessing @code{*random-state*} in interleaved
3625 fashion, the sequence generated from this variable will be
3626 irreproducible for all intents and purposes.
3627 @end defvar
3628
3629 @defun make-random-state &optional state
3630 This function creates or copies a @code{random-state} object.
3631 If @var{state} is omitted or @code{nil}, it returns a new copy of
3632 @code{*random-state*}.  This is a copy in the sense that future
3633 sequences of calls to @code{(random* @var{n})} and
3634 @code{(random* @var{n} @var{s})} (where @var{s} is the new
3635 random-state object) will return identical sequences of random
3636 numbers.
3637
3638 If @var{state} is a @code{random-state} object, this function
3639 returns a copy of that object.  If @var{state} is @code{t}, this
3640 function returns a new @code{random-state} object seeded from the
3641 date and time.  As an extension to Common Lisp, @var{state} may also
3642 be an integer in which case the new object is seeded from that
3643 integer; each different integer seed will result in a completely
3644 different sequence of random numbers.
3645
3646 It is legal to print a @code{random-state} object to a buffer or
3647 file and later read it back with @code{read}.  If a program wishes
3648 to use a sequence of pseudo-random numbers which can be reproduced
3649 later for debugging, it can call @code{(make-random-state t)} to
3650 get a new sequence, then print this sequence to a file.  When the
3651 program is later rerun, it can read the original run's random-state
3652 from the file.
3653 @end defun
3654
3655 @defun random-state-p object
3656 This predicate returns @code{t} if @var{object} is a
3657 @code{random-state} object, or @code{nil} otherwise.
3658 @end defun
3659
3660 @node Implementation Parameters, , Random Numbers, Numbers
3661 @section Implementation Parameters
3662
3663 @noindent
3664 This package defines several useful constants having to with numbers.
3665
3666 @defvar most-positive-fixnum
3667 This constant equals the largest value a Lisp integer can hold.
3668 It is typically @code{2^23-1} or @code{2^25-1}.
3669 @end defvar
3670
3671 @defvar most-negative-fixnum
3672 This constant equals the smallest (most negative) value a Lisp
3673 integer can hold.
3674 @end defvar
3675
3676 The following parameters have to do with floating-point numbers.
3677 This package determines their values by exercising the computer's
3678 floating-point arithmetic in various ways.  Because this operation
3679 might be slow, the code for initializing them is kept in a separate
3680 function that must be called before the parameters can be used.
3681
3682 @defun cl-float-limits
3683 This function makes sure that the Common Lisp floating-point
3684 parameters like @code{most-positive-float} have been initialized.
3685 Until it is called, these parameters will be @code{nil}.  If this
3686 version of Emacs does not support floats (e.g., most versions of
3687 Emacs 18), the parameters will remain @code{nil}.  If the parameters
3688 have already been initialized, the function returns immediately.
3689
3690 The algorithm makes assumptions that will be valid for most modern
3691 machines, but will fail if the machine's arithmetic is extremely
3692 unusual, e.g., decimal.
3693 @end defun
3694
3695 Since true Common Lisp supports up to four different floating-point
3696 precisions, it has families of constants like
3697 @code{most-positive-single-float}, @code{most-positive-double-float},
3698 @code{most-positive-long-float}, and so on.  Emacs has only one
3699 floating-point precision, so this package omits the precision word
3700 from the constants' names.
3701
3702 @defvar most-positive-float
3703 This constant equals the largest value a Lisp float can hold.
3704 For those systems whose arithmetic supports infinities, this is
3705 the largest @emph{finite} value.  For IEEE machines, the value
3706 is approximately @code{1.79e+308}.
3707 @end defvar
3708
3709 @defvar most-negative-float
3710 This constant equals the most-negative value a Lisp float can hold.
3711 (It is assumed to be equal to @code{(- most-positive-float)}.)
3712 @end defvar
3713
3714 @defvar least-positive-float
3715 This constant equals the smallest Lisp float value greater than zero.
3716 For IEEE machines, it is about @code{4.94e-324} if denormals are
3717 supported or @code{2.22e-308} if not.
3718 @end defvar
3719
3720 @defvar least-positive-normalized-float
3721 This constant equals the smallest @emph{normalized} Lisp float greater
3722 than zero, i.e., the smallest value for which IEEE denormalization
3723 will not result in a loss of precision.  For IEEE machines, this
3724 value is about @code{2.22e-308}.  For machines that do not support
3725 the concept of denormalization and gradual underflow, this constant
3726 will always equal @code{least-positive-float}.
3727 @end defvar
3728
3729 @defvar least-negative-float
3730 This constant is the negative counterpart of @code{least-positive-float}.
3731 @end defvar
3732
3733 @defvar least-negative-normalized-float
3734 This constant is the negative counterpart of
3735 @code{least-positive-normalized-float}.
3736 @end defvar
3737
3738 @defvar float-epsilon
3739 This constant is the smallest positive Lisp float that can be added
3740 to 1.0 to produce a distinct value.  Adding a smaller number to 1.0
3741 will yield 1.0 again due to roundoff.  For IEEE machines, epsilon
3742 is about @code{2.22e-16}.
3743 @end defvar
3744
3745 @defvar float-negative-epsilon
3746 This is the smallest positive value that can be subtracted from
3747 1.0 to produce a distinct value.  For IEEE machines, it is about
3748 @code{1.11e-16}.
3749 @end defvar
3750
3751 @iftex
3752 @chapno=13
3753 @end iftex
3754
3755 @node Sequences, Lists, Numbers, Top
3756 @chapter Sequences
3757
3758 @noindent
3759 Common Lisp defines a number of functions that operate on
3760 @dfn{sequences}, which are either lists, strings, or vectors.
3761 Emacs Lisp includes a few of these, notably @code{elt} and
3762 @code{length}; this package defines most of the rest.
3763
3764 @menu
3765 * Sequence Basics::          Arguments shared by all sequence functions
3766 * Mapping over Sequences::   `mapcar*', `mapcan', `map', `every', etc.
3767 * Sequence Functions::       `subseq', `remove*', `substitute', etc.
3768 * Searching Sequences::      `find', `position', `count', `search', etc.
3769 * Sorting Sequences::        `sort*', `stable-sort', `merge'
3770 @end menu
3771
3772 @node Sequence Basics, Mapping over Sequences, Sequences, Sequences
3773 @section Sequence Basics
3774
3775 @noindent
3776 Many of the sequence functions take keyword arguments; @pxref{Argument
3777 Lists}.  All keyword arguments are optional and, if specified,
3778 may appear in any order.
3779
3780 The @code{:key} argument should be passed either @code{nil}, or a
3781 function of one argument.  This key function is used as a filter
3782 through which the elements of the sequence are seen; for example,
3783 @code{(find x y :key 'car)} is similar to @code{(assoc* x y)}:
3784 It searches for an element of the list whose @code{car} equals
3785 @code{x}, rather than for an element which equals @code{x} itself.
3786 If @code{:key} is omitted or @code{nil}, the filter is effectively
3787 the identity function.
3788
3789 The @code{:test} and @code{:test-not} arguments should be either
3790 @code{nil}, or functions of two arguments.  The test function is
3791 used to compare two sequence elements, or to compare a search value
3792 with sequence elements.  (The two values are passed to the test
3793 function in the same order as the original sequence function
3794 arguments from which they are derived, or, if they both come from
3795 the same sequence, in the same order as they appear in that sequence.)
3796 The @code{:test} argument specifies a function which must return
3797 true (non-@code{nil}) to indicate a match; instead, you may use
3798 @code{:test-not} to give a function which returns @emph{false} to
3799 indicate a match.  The default test function is @code{:test 'eql}.
3800
3801 Many functions which take @var{item} and @code{:test} or @code{:test-not}
3802 arguments also come in @code{-if} and @code{-if-not} varieties,
3803 where a @var{predicate} function is passed instead of @var{item},
3804 and sequence elements match if the predicate returns true on them
3805 (or false in the case of @code{-if-not}).  For example:
3806
3807 @example
3808 (remove* 0 seq :test '=)  @equiv{}  (remove-if 'zerop seq)
3809 @end example
3810
3811 @noindent
3812 to remove all zeros from sequence @code{seq}.
3813
3814 Some operations can work on a subsequence of the argument sequence;
3815 these function take @code{:start} and @code{:end} arguments which
3816 default to zero and the length of the sequence, respectively.
3817 Only elements between @var{start} (inclusive) and @var{end}
3818 (exclusive) are affected by the operation.  The @var{end} argument
3819 may be passed @code{nil} to signify the length of the sequence;
3820 otherwise, both @var{start} and @var{end} must be integers, with
3821 @code{0 <= @var{start} <= @var{end} <= (length @var{seq})}.
3822 If the function takes two sequence arguments, the limits are
3823 defined by keywords @code{:start1} and @code{:end1} for the first,
3824 and @code{:start2} and @code{:end2} for the second.
3825
3826 A few functions accept a @code{:from-end} argument, which, if
3827 non-@code{nil}, causes the operation to go from right-to-left
3828 through the sequence instead of left-to-right, and a @code{:count}
3829 argument, which specifies an integer maximum number of elements
3830 to be removed or otherwise processed.
3831
3832 The sequence functions make no guarantees about the order in
3833 which the @code{:test}, @code{:test-not}, and @code{:key} functions
3834 are called on various elements.  Therefore, it is a bad idea to depend
3835 on side effects of these functions.  For example, @code{:from-end}
3836 may cause the sequence to be scanned actually in reverse, or it may
3837 be scanned forwards but computing a result ``as if'' it were scanned
3838 backwards.  (Some functions, like @code{mapcar*} and @code{every},
3839 @emph{do} specify exactly the order in which the function is called
3840 so side effects are perfectly acceptable in those cases.)
3841
3842 Strings in GNU Emacs 19 may contain ``text properties'' as well
3843 as character data.  Except as noted, it is undefined whether or
3844 not text properties are preserved by sequence functions.  For
3845 example, @code{(remove* ?A @var{str})} may or may not preserve
3846 the properties of the characters copied from @var{str} into the
3847 result.
3848
3849 @node Mapping over Sequences, Sequence Functions, Sequence Basics, Sequences
3850 @section Mapping over Sequences
3851
3852 @noindent
3853 These functions ``map'' the function you specify over the elements
3854 of lists or arrays.  They are all variations on the theme of the
3855 built-in function @code{mapcar}.
3856
3857 @defun mapcar* function seq &rest more-seqs
3858 This function calls @var{function} on successive parallel sets of
3859 elements from its argument sequences.  Given a single @var{seq}
3860 argument it is equivalent to @code{mapcar}; given @var{n} sequences,
3861 it calls the function with the first elements of each of the sequences
3862 as the @var{n} arguments to yield the first element of the result
3863 list, then with the second elements, and so on.  The mapping stops as
3864 soon as the shortest sequence runs out.  The argument sequences may
3865 be any mixture of lists, strings, and vectors; the return sequence
3866 is always a list.
3867
3868 Common Lisp's @code{mapcar} accepts multiple arguments but works
3869 only on lists; Emacs Lisp's @code{mapcar} accepts a single sequence
3870 argument.  This package's @code{mapcar*} works as a compatible
3871 superset of both.
3872 @end defun
3873
3874 @defun map result-type function seq &rest more-seqs
3875 This function maps @var{function} over the argument sequences,
3876 just like @code{mapcar*}, but it returns a sequence of type
3877 @var{result-type} rather than a list.  @var{result-type} must
3878 be one of the following symbols: @code{vector}, @code{string},
3879 @code{list} (in which case the effect is the same as for
3880 @code{mapcar*}), or @code{nil} (in which case the results are
3881 thrown away and @code{map} returns @code{nil}).
3882 @end defun
3883
3884 @defun maplist function list &rest more-lists
3885 This function calls @var{function} on each of its argument lists,
3886 then on the @code{cdr}s of those lists, and so on, until the
3887 shortest list runs out.  The results are returned in the form
3888 of a list.  Thus, @code{maplist} is like @code{mapcar*} except
3889 that it passes in the list pointers themselves rather than the
3890 @code{car}s of the advancing pointers.
3891 @end defun
3892
3893 @defun mapc function seq &rest more-seqs
3894 This function is like @code{mapcar*}, except that the values
3895 returned by @var{function} are ignored and thrown away rather
3896 than being collected into a list.  The return value of @code{mapc}
3897 is @var{seq}, the first sequence.
3898 @end defun
3899
3900 @defun mapl function list &rest more-lists
3901 This function is like @code{maplist}, except that it throws away
3902 the values returned by @var{function}.
3903 @end defun
3904
3905 @defun mapcan function seq &rest more-seqs
3906 This function is like @code{mapcar*}, except that it concatenates
3907 the return values (which must be lists) using @code{nconc},
3908 rather than simply collecting them into a list.
3909 @end defun
3910
3911 @defun mapcon function list &rest more-lists
3912 This function is like @code{maplist}, except that it concatenates
3913 the return values using @code{nconc}.
3914 @end defun
3915
3916 @defun some predicate seq &rest more-seqs
3917 This function calls @var{predicate} on each element of @var{seq}
3918 in turn; if @var{predicate} returns a non-@code{nil} value,
3919 @code{some} returns that value, otherwise it returns @code{nil}.
3920 Given several sequence arguments, it steps through the sequences
3921 in parallel until the shortest one runs out, just as in
3922 @code{mapcar*}.  You can rely on the left-to-right order in which
3923 the elements are visited, and on the fact that mapping stops
3924 immediately as soon as @var{predicate} returns non-@code{nil}.
3925 @end defun
3926
3927 @defun every predicate seq &rest more-seqs
3928 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3929 in turn; it returns @code{nil} as soon as @var{predicate} returns
3930 @code{nil} for any element, or @code{t} if the predicate was true
3931 for all elements.
3932 @end defun
3933
3934 @defun notany predicate seq &rest more-seqs
3935 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3936 in turn; it returns @code{nil} as soon as @var{predicate} returns
3937 a non-@code{nil} value for any element, or @code{t} if the predicate
3938 was @code{nil} for all elements.
3939 @end defun
3940
3941 @defun notevery predicate seq &rest more-seqs
3942 This function calls @var{predicate} on each element of the sequence(s)
3943 in turn; it returns a non-@code{nil} value as soon as @var{predicate}
3944 returns @code{nil} for any element, or @code{t} if the predicate was
3945 true for all elements.
3946 @end defun
3947
3948 @defun reduce function seq @t{&key :from-end :start :end :initial-value :key}
3949 This function combines the elements of @var{seq} using an associative
3950 binary operation.  Suppose @var{function} is @code{*} and @var{seq} is
3951 the list @code{(2 3 4 5)}.  The first two elements of the list are
3952 combined with @code{(* 2 3) = 6}; this is combined with the next
3953 element, @code{(* 6 4) = 24}, and that is combined with the final
3954 element: @code{(* 24 5) = 120}.  Note that the @code{*} function happens
3955 to be self-reducing, so that @code{(* 2 3 4 5)} has the same effect as
3956 an explicit call to @code{reduce}.
3957
3958 If @code{:from-end} is true, the reduction is right-associative instead
3959 of left-associative:
3960
3961 @example
3962 (reduce '- '(1 2 3 4))
3963      @equiv{} (- (- (- 1 2) 3) 4) @result{} -8
3964 (reduce '- '(1 2 3 4) :from-end t)
3965      @equiv{} (- 1 (- 2 (- 3 4))) @result{} -2
3966 @end example
3967
3968 If @code{:key} is specified, it is a function of one argument which
3969 is called on each of the sequence elements in turn.
3970
3971 If @code{:initial-value} is specified, it is effectively added to the
3972 front (or rear in the case of @code{:from-end}) of the sequence.
3973 The @code{:key} function is @emph{not} applied to the initial value.
3974
3975 If the sequence, including the initial value, has exactly one element
3976 then that element is returned without ever calling @var{function}.
3977 If the sequence is empty (and there is no initial value), then
3978 @var{function} is called with no arguments to obtain the return value.
3979 @end defun
3980
3981 All of these mapping operations can be expressed conveniently in
3982 terms of the @code{loop} macro.  In compiled code, @code{loop} will
3983 be faster since it generates the loop as in-line code with no
3984 function calls.
3985
3986 @node Sequence Functions, Searching Sequences, Mapping over Sequences, Sequences
3987 @section Sequence Functions
3988
3989 @noindent
3990 This section describes a number of Common Lisp functions for
3991 operating on sequences.
3992
3993 @defun subseq sequence start &optional end
3994 This function returns a given subsequence of the argument
3995 @var{sequence}, which may be a list, string, or vector.
3996 The indices @var{start} and @var{end} must be in range, and
3997 @var{start} must be no greater than @var{end}.  If @var{end}
3998 is omitted, it defaults to the length of the sequence.  The
3999 return value is always a copy; it does not share structure
4000 with @var{sequence}.
4001
4002 As an extension to Common Lisp, @var{start} and/or @var{end}
4003 may be negative, in which case they represent a distance back
4004 from the end of the sequence.  This is for compatibility with
4005 Emacs' @code{substring} function.  Note that @code{subseq} is
4006 the @emph{only} sequence function that allows negative
4007 @var{start} and @var{end}.
4008
4009 You can use @code{setf} on a @code{subseq} form to replace a
4010 specified range of elements with elements from another sequence.
4011 The replacement is done as if by @code{replace}, described below.
4012 @end defun
4013
4014 @defun concatenate result-type &rest seqs
4015 This function concatenates the argument sequences together to
4016 form a result sequence of type @var{result-type}, one of the
4017 symbols @code{vector}, @code{string}, or @code{list}.  The
4018 arguments are always copied, even in cases such as
4019 @code{(concatenate 'list '(1 2 3))} where the result is
4020 identical to an argument.
4021 @end defun
4022
4023 @defun fill seq item @t{&key :start :end}
4024 This function fills the elements of the sequence (or the specified
4025 part of the sequence) with the value @var{item}.
4026 @end defun
4027
4028 @defun replace seq1 seq2 @t{&key :start1 :end1 :start2 :end2}
4029 This function copies part of @var{seq2} into part of @var{seq1}.
4030 The sequence @var{seq1} is not stretched or resized; the amount
4031 of data copied is simply the shorter of the source and destination
4032 (sub)sequences.  The function returns @var{seq1}.
4033
4034 If @var{seq1} and @var{seq2} are @code{eq}, then the replacement
4035 will work correctly even if the regions indicated by the start
4036 and end arguments overlap.  However, if @var{seq1} and @var{seq2}
4037 are lists which share storage but are not @code{eq}, and the
4038 start and end arguments specify overlapping regions, the effect
4039 is undefined.
4040 @end defun
4041
4042 @defun remove* item seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4043 This returns a copy of @var{seq} with all elements matching
4044 @var{item} removed.  The result may share storage with or be
4045 @code{eq} to @var{seq} in some circumstances, but the original
4046 @var{seq} will not be modified.  The @code{:test}, @code{:test-not},
4047 and @code{:key} arguments define the matching test that is used;
4048 by default, elements @code{eql} to @var{item} are removed.  The
4049 @code{:count} argument specifies the maximum number of matching
4050 elements that can be removed (only the leftmost @var{count} matches
4051 are removed).  The @code{:start} and @code{:end} arguments specify
4052 a region in @var{seq} in which elements will be removed; elements
4053 outside that region are not matched or removed.  The @code{:from-end}
4054 argument, if true, says that elements should be deleted from the
4055 end of the sequence rather than the beginning (this matters only
4056 if @var{count} was also specified).
4057 @end defun
4058
4059 @defun delete* item seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4060 This deletes all elements of @var{seq} which match @var{item}.
4061 It is a destructive operation.  Since Emacs Lisp does not support
4062 stretchable strings or vectors, this is the same as @code{remove*}
4063 for those sequence types.  On lists, @code{remove*} will copy the
4064 list if necessary to preserve the original list, whereas
4065 @code{delete*} will splice out parts of the argument list.
4066 Compare @code{append} and @code{nconc}, which are analogous
4067 non-destructive and destructive list operations in Emacs Lisp.
4068 @end defun
4069
4070 @findex remove-if
4071 @findex remove-if-not
4072 @findex delete-if
4073 @findex delete-if-not
4074 The predicate-oriented functions @code{remove-if}, @code{remove-if-not},
4075 @code{delete-if}, and @code{delete-if-not} are defined similarly.
4076
4077 @defun delete item list
4078 This MacLisp-compatible function deletes from @var{list} all elements
4079 which are @code{equal} to @var{item}.  The @code{delete} function is
4080 built-in to Emacs 19; this package defines it equivalently in Emacs 18.
4081 @end defun
4082
4083 @defun remove item list
4084 This function removes from @var{list} all elements which are
4085 @code{equal} to @var{item}.  This package defines it for symmetry
4086 with @code{delete}, even though @code{remove} is not built-in to
4087 Emacs 19.
4088 @end defun
4089
4090 @defun remq item list
4091 This function removes from @var{list} all elements which are
4092 @code{eq} to @var{item}.  This package defines it for symmetry
4093 with @code{delq}, even though @code{remq} is not built-in to
4094 Emacs 19.
4095 @end defun
4096
4097 @defun remove-duplicates seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4098 This function returns a copy of @var{seq} with duplicate elements
4099 removed.  Specifically, if two elements from the sequence match
4100 according to the @code{:test}, @code{:test-not}, and @code{:key}
4101 arguments, only the rightmost one is retained.  If @code{:from-end}
4102 is true, the leftmost one is retained instead.  If @code{:start} or
4103 @code{:end} is specified, only elements within that subsequence are
4104 examined or removed.
4105 @end defun
4106
4107 @defun delete-duplicates seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4108 This function deletes duplicate elements from @var{seq}.  It is
4109 a destructive version of @code{remove-duplicates}.
4110 @end defun
4111
4112 @defun substitute new old seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4113 This function returns a copy of @var{seq}, with all elements
4114 matching @var{old} replaced with @var{new}.  The @code{:count},
4115 @code{:start}, @code{:end}, and @code{:from-end} arguments may be
4116 used to limit the number of substitutions made.
4117 @end defun
4118
4119 @defun nsubstitute new old seq @t{&key :test :test-not :key :count :start :end :from-end}
4120 This is a destructive version of @code{substitute}; it performs
4121 the substitution using @code{setcar} or @code{aset} rather than
4122 by returning a changed copy of the sequence.
4123 @end defun
4124
4125 @findex substitute-if
4126 @findex substitute-if-not
4127 @findex nsubstitute-if
4128 @findex nsubstitute-if-not
4129 The @code{substitute-if}, @code{substitute-if-not}, @code{nsubstitute-if},
4130 and @code{nsubstitute-if-not} functions are defined similarly.  For
4131 these, a @var{predicate} is given in place of the @var{old} argument.
4132
4133 @node Searching Sequences, Sorting Sequences, Sequence Functions, Sequences
4134 @section Searching Sequences
4135
4136 @noindent
4137 These functions search for elements or subsequences in a sequence.
4138 (See also @code{member*} and @code{assoc*}; @pxref{Lists}.)
4139
4140 @defun find item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4141 This function searches @var{seq} for an element matching @var{item}.
4142 If it finds a match, it returns the matching element.  Otherwise,
4143 it returns @code{nil}.  It returns the leftmost match, unless
4144 @code{:from-end} is true, in which case it returns the rightmost
4145 match.  The @code{:start} and @code{:end} arguments may be used to
4146 limit the range of elements that are searched.
4147 @end defun
4148
4149 @defun position item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end :from-end}
4150 This function is like @code{find}, except that it returns the
4151 integer position in the sequence of the matching item rather than
4152 the item itself.  The position is relative to the start of the
4153 sequence as a whole, even if @code{:start} is non-zero.  The function
4154 returns @code{nil} if no matching element was found.
4155 @end defun
4156
4157 @defun count item seq @t{&key :test :test-not :key :start :end}
4158 This function returns the number of elements of @var{seq} which
4159 match @var{item}.  The result is always a nonnegative integer.
4160 @end defun
4161
4162 @findex find-if
4163 @findex find-if-not
4164 @findex position-if
4165 @findex position-if-not
4166 @findex count-if
4167 @findex count-if-not
4168 The @code{find-if}, @code{find-if-not}, @code{position-if},
4169 @code{position-if-not}, @code{count-if}, and @code{count-if-not}
4170 functions are defined similarly.
4171
4172 @defun mismatch seq1 seq2 @t{&key :test :test-not :key :start1 :end1 :start2 :end2 :from-end}
4173 This function compares the specified parts of @var{seq1} and
4174 @var{seq2}.  If they are the same length and the corresponding
4175 elements match (according to @code{:test}, @code{:test-not},
4176 and @code{:key}), the function returns @code{nil}.  If there is
4177 a mismatch, the function returns the index (relative to @var{seq1})
4178 of the first mismatching element.  This will be the leftmost pair of
4179 elements which do not match, or the position at which the shorter of
4180 the two otherwise-matching sequences runs out.
4181
4182 If @code{:from-end} is true, then the elements are compared from right
4183 to left starting at @code{(1- @var{end1})} and @code{(1- @var{end2})}.
4184 If the sequences differ, then one plus the index of the rightmost
4185 difference (relative to @var{seq1}) is returned.
4186
4187 An interesting example is @code{(mismatch str1 str2 :key 'upcase)},
4188 which compares two strings case-insensitively.
4189 @end defun
4190
4191 @defun search seq1 seq2 @t{&key :test :test-not :key :from-end :start1 :end1 :start2 :end2}
4192 This function searches @var{seq2} for a subsequence that matches
4193 @var{seq1} (or part of it specified by @code{:start1} and
4194 @code{:end1}.)  Only matches which fall entirely within the region
4195 defined by @code{:start2} and @code{:end2} will be considered.
4196 The return value is the index of the leftmost element of the
4197 leftmost match, relative to the start of @var{seq2}, or @code{nil}
4198 if no matches were found.  If @code{:from-end} is true, the
4199 function finds the @emph{rightmost} matching subsequence.
4200 @end defun
4201
4202 @node Sorting Sequences, , Searching Sequences, Sequences
4203 @section Sorting Sequences
4204
4205 @defun sort* seq predicate @t{&key :key}
4206 This function sorts @var{seq} into increasing order as determined
4207 by using @var{predicate} to compare pairs of elements.  @var{predicate}
4208 should return true (non-@code{nil}) if and only if its first argument
4209 is less than (not equal to) its second argument.  For example,
4210 @code{<} and @code{string-lessp} are suitable predicate functions
4211 for sorting numbers and strings, respectively; @code{>} would sort
4212 numbers into decreasing rather than increasing order.
4213
4214 This function differs from Emacs' built-in @code{sort} in that it
4215 can operate on any type of sequence, not just lists.  Also, it
4216 accepts a @code{:key} argument which is used to preprocess data
4217 fed to the @var{predicate} function.  For example,
4218
4219 @example
4220 (setq data (sort data 'string-lessp :key 'downcase))
4221 @end example
4222
4223 @noindent
4224 sorts @var{data}, a sequence of strings, into increasing alphabetical
4225 order without regard to case.  A @code{:key} function of @code{car}
4226 would be useful for sorting association lists.
4227
4228 The @code{sort*} function is destructive; it sorts lists by actually
4229 rearranging the @code{cdr} pointers in suitable fashion.
4230 @end defun
4231
4232 @defun stable-sort seq predicate @t{&key :key}
4233 This function sorts @var{seq} @dfn{stably}, meaning two elements
4234 which are equal in terms of @var{predicate} are guaranteed not to
4235 be rearranged out of their original order by the sort.
4236
4237 In practice, @code{sort*} and @code{stable-sort} are equivalent
4238 in Emacs Lisp because the underlying @code{sort} function is
4239 stable by default.  However, this package reserves the right to
4240 use non-stable methods for @code{sort*} in the future.
4241 @end defun
4242
4243 @defun merge type seq1 seq2 predicate @t{&key :key}
4244 This function merges two sequences @var{seq1} and @var{seq2} by
4245 interleaving their elements.  The result sequence, of type @var{type}
4246 (in the sense of @code{concatenate}), has length equal to the sum
4247 of the lengths of the two input sequences.  The sequences may be
4248 modified destructively.  Order of elements within @var{seq1} and
4249 @var{seq2} is preserved in the interleaving; elements of the two
4250 sequences are compared by @var{predicate} (in the sense of
4251 @code{sort}) and the lesser element goes first in the result.
4252 When elements are equal, those from @var{seq1} precede those from
4253 @var{seq2} in the result.  Thus, if @var{seq1} and @var{seq2} are
4254 both sorted according to @var{predicate}, then the result will be
4255 a merged sequence which is (stably) sorted according to
4256 @var{predicate}.
4257 @end defun
4258
4259 @node Lists, Hash Tables, Sequences, Top
4260 @chapter Lists
4261
4262 @noindent
4263 The functions described here operate on lists.
4264
4265 @menu
4266 * List Functions::                `caddr', `first', `last', `list*', etc.
4267 * Substitution of Expressions::   `subst', `sublis', etc.
4268 * Lists as Sets::                 `member*', `adjoin', `union', etc.
4269 * Association Lists::             `assoc*', `rassoc*', `acons', `pairlis'
4270 @end menu
4271
4272 @node List Functions, Substitution of Expressions, Lists, Lists
4273 @section List Functions
4274
4275 @noindent
4276 This section describes a number of simple operations on lists,
4277 i.e., chains of cons cells.
4278
4279 @defun caddr x
4280 This function is equivalent to @code{(car (cdr (cdr @var{x})))}.
4281 Likewise, this package defines all 28 @code{c@var{xxx}r} functions
4282 where @var{xxx} is up to four @samp{a}s and/or @samp{d}s.
4283 All of these functions are @code{setf}-able, and calls to them
4284 are expanded inline by the byte-compiler for maximum efficiency.
4285 @end defun
4286
4287 @defun first x
4288 This function is a synonym for @code{(car @var{x})}.  Likewise,
4289 the functions @code{second}, @code{third}, @dots{}, through
4290 @code{tenth} return the given element of the list @var{x}.
4291 @end defun
4292
4293 @defun rest x
4294 This function is a synonym for @code{(cdr @var{x})}.
4295 @end defun
4296
4297 @defun endp x
4298 Common Lisp defines this function to act like @code{null}, but
4299 signalling an error if @code{x} is neither a @code{nil} nor a
4300 cons cell.  This package simply defines @code{endp} as a synonym
4301 for @code{null}.
4302 @end defun
4303
4304 @defun list-length x
4305 This function returns the length of list @var{x}, exactly like
4306 @code{(length @var{x})}, except that if @var{x} is a circular
4307 list (where the cdr-chain forms a loop rather than terminating
4308 with @code{nil}), this function returns @code{nil}.  (The regular
4309 @code{length} function would get stuck if given a circular list.)
4310 @end defun
4311
4312 @defun last x &optional n
4313 This function returns the last cons, or the @var{n}th-to-last cons,
4314 of the list @var{x}.  If @var{n} is omitted it defaults to 1.
4315 The ``last cons'' means the first cons cell of the list whose
4316 @code{cdr} is not another cons cell.  (For normal lists, the
4317 @code{cdr} of the last cons will be @code{nil}.)  This function
4318 returns @code{nil} if @var{x} is @code{nil} or shorter than
4319 @var{n}.  Note that the last @emph{element} of the list is
4320 @code{(car (last @var{x}))}.
4321 @end defun
4322
4323 @defun butlast x &optional n
4324 This function returns the list @var{x} with the last element,
4325 or the last @var{n} elements, removed.  If @var{n} is greater
4326 than zero it makes a copy of the list so as not to damage the
4327 original list.  In general, @code{(append (butlast @var{x} @var{n})
4328 (last @var{x} @var{n}))} will return a list equal to @var{x}.
4329 @end defun
4330
4331 @defun nbutlast x &optional n
4332 This is a version of @code{butlast} that works by destructively
4333 modifying the @code{cdr} of the appropriate element, rather than
4334 making a copy of the list.
4335 @end defun
4336
4337 @defun list* arg &rest others
4338 This function constructs a list of its arguments.  The final
4339 argument becomes the @code{cdr} of the last cell constructed.
4340 Thus, @code{(list* @var{a} @var{b} @var{c})} is equivalent to
4341 @code{(cons @var{a} (cons @var{b} @var{c}))}, and
4342 @code{(list* @var{a} @var{b} nil)} is equivalent to
4343 @code{(list @var{a} @var{b})}.
4344
4345 (Note that this function really is called @code{list*} in Common
4346 Lisp; it is not a name invented for this package like @code{member*}
4347 or @code{defun*}.)
4348 @end defun
4349
4350 @defun ldiff list sublist
4351 If @var{sublist} is a sublist of @var{list}, i.e., is @code{eq} to
4352 one of the cons cells of @var{list}, then this function returns
4353 a copy of the part of @var{list} up to but not including
4354 @var{sublist}.  For example, @code{(ldiff x (cddr x))} returns
4355 the first two elements of the list @code{x}.  The result is a
4356 copy; the original @var{list} is not modified.  If @var{sublist}
4357 is not a sublist of @var{list}, a copy of the entire @var{list}
4358 is returned.
4359 @end defun
4360
4361 @defun copy-list list
4362 This function returns a copy of the list @var{list}.  It copies
4363 dotted lists like @code{(1 2 . 3)} correctly.
4364 @end defun
4365
4366 @defun copy-tree x &optional vecp
4367 This function returns a copy of the tree of cons cells @var{x}.
4368 Unlike @code{copy-sequence} (and its alias @code{copy-list}),
4369 which copies only along the @code{cdr} direction, this function
4370 copies (recursively) along both the @code{car} and the @code{cdr}
4371 directions.  If @var{x} is not a cons cell, the function simply
4372 returns @var{x} unchanged.  If the optional @var{vecp} argument
4373 is true, this function copies vectors (recursively) as well as
4374 cons cells.
4375 @end defun
4376
4377 @defun tree-equal x y @t{&key :test :test-not :key}
4378 This function compares two trees of cons cells.  If @var{x} and
4379 @var{y} are both cons cells, their @code{car}s and @code{cdr}s are
4380 compared recursively.  If neither @var{x} nor @var{y} is a cons
4381 cell, they are compared by @code{eql}, or according to the
4382 specified test.  The @code{:key} function, if specified, is
4383 applied to the elements of both trees.  @xref{Sequences}.
4384 @end defun
4385
4386 @iftex
4387 @secno=3
4388 @end iftex
4389
4390 @node Substitution of Expressions, Lists as Sets, List Functions, Lists
4391 @section Substitution of Expressions
4392
4393 @noindent
4394 These functions substitute elements throughout a tree of cons
4395 cells.  (@xref{Sequence Functions}, for the @code{substitute}
4396 function, which works on just the top-level elements of a list.)
4397
4398 @defun subst new old tree @t{&key :test :test-not :key}
4399 This function substitutes occurrences of @var{old} with @var{new}
4400 in @var{tree}, a tree of cons cells.  It returns a substituted
4401 tree, which will be a copy except that it may share storage with
4402 the argument @var{tree} in parts where no substitutions occurred.
4403 The original @var{tree} is not modified.  This function recurses
4404 on, and compares against @var{old}, both @code{car}s and @code{cdr}s
4405 of the component cons cells.  If @var{old} is itself a cons cell,
4406 then matching cells in the tree are substituted as usual without
4407 recursively substituting in that cell.  Comparisons with @var{old}
4408 are done according to the specified test (@code{eql} by default).
4409 The @code{:key} function is applied to the elements of the tree
4410 but not to @var{old}.
4411 @end defun
4412
4413 @defun nsubst new old tree @t{&key :test :test-not :key}
4414 This function is like @code{subst}, except that it works by
4415 destructive modification (by @code{setcar} or @code{setcdr})
4416 rather than copying.
4417 @end defun
4418
4419 @findex subst-if
4420 @findex subst-if-not
4421 @findex nsubst-if
4422 @findex nsubst-if-not
4423 The @code{subst-if}, @code{subst-if-not}, @code{nsubst-if}, and
4424 @code{nsubst-if-not} functions are defined similarly.
4425
4426 @defun sublis alist tree @t{&key :test :test-not :key}
4427 This function is like @code{subst}, except that it takes an
4428 association list @var{alist} of @var{old}-@var{new} pairs.
4429 Each element of the tree (after applying the @code{:key}
4430 function, if any), is compared with the @code{car}s of
4431 @var{alist}; if it matches, it is replaced by the corresponding
4432 @code{cdr}.
4433 @end defun
4434
4435 @defun nsublis alist tree @t{&key :test :test-not :key}
4436 This is a destructive version of @code{sublis}.
4437 @end defun
4438
4439 @node Lists as Sets, Association Lists, Substitution of Expressions, Lists
4440 @section Lists as Sets
4441
4442 @noindent
4443 These functions perform operations on lists which represent sets
4444 of elements.
4445
4446 @defun member item list
4447 This MacLisp-compatible function searches @var{list} for an element
4448 which is @code{equal} to @var{item}.  The @code{member} function is
4449 built-in to Emacs 19; this package defines it equivalently in Emacs 18.
4450 See the following function for a Common-Lisp compatible version.
4451 @end defun
4452
4453 @defun member* item list @t{&key :test :test-not :key}
4454 This function searches @var{list} for an element matching @var{item}.
4455 If a match is found, it returns the cons cell whose @code{car} was
4456 the matching element.  Otherwise, it returns @code{nil}.  Elements
4457 are compared by @code{eql} by default; you can use the @code{:test},
4458 @code{:test-not}, and @code{:key} arguments to modify this behavior.
4459 @xref{Sequences}.
4460
4461 Note that this function's name is suffixed by @samp{*} to avoid
4462 the incompatible @code{member} function defined in Emacs 19.
4463 (That function uses @code{equal} for comparisons; it is equivalent
4464 to @code{(member* @var{item} @var{list} :test 'equal)}.)
4465 @end defun
4466
4467 @findex member-if
4468 @findex member-if-not
4469 The @code{member-if} and @code{member-if-not} functions
4470 analogously search for elements which satisfy a given predicate.
4471
4472 @defun tailp sublist list
4473 This function returns @code{t} if @var{sublist} is a sublist of
4474 @var{list}, i.e., if @var{sublist} is @code{eql} to @var{list} or to
4475 any of its @code{cdr}s.
4476 @end defun
4477
4478 @defun adjoin item list @t{&key :test :test-not :key}
4479 This function conses @var{item} onto the front of @var{list},
4480 like @code{(cons @var{item} @var{list})}, but only if @var{item}
4481 is not already present on the list (as determined by @code{member*}).
4482 If a @code{:key} argument is specified, it is applied to
4483 @var{item} as well as to the elements of @var{list} during
4484 the search, on the reasoning that @var{item} is ``about'' to
4485 become part of the list.
4486 @end defun
4487
4488 @defun union list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4489 This function combines two lists which represent sets of items,
4490 returning a list that represents the union of those two sets.
4491 The result list will contain all items which appear in @var{list1}
4492 or @var{list2}, and no others.  If an item appears in both
4493 @var{list1} and @var{list2} it will be copied only once.  If
4494 an item is duplicated in @var{list1} or @var{list2}, it is
4495 undefined whether or not that duplication will survive in the
4496 result list.  The order of elements in the result list is also
4497 undefined.
4498 @end defun
4499
4500 @defun nunion list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4501 This is a destructive version of @code{union}; rather than copying,
4502 it tries to reuse the storage of the argument lists if possible.
4503 @end defun
4504
4505 @defun intersection list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4506 This function computes the intersection of the sets represented
4507 by @var{list1} and @var{list2}.  It returns the list of items
4508 which appear in both @var{list1} and @var{list2}.
4509 @end defun
4510
4511 @defun nintersection list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4512 This is a destructive version of @code{intersection}.  It
4513 tries to reuse storage of @var{list1} rather than copying.
4514 It does @emph{not} reuse the storage of @var{list2}.
4515 @end defun
4516
4517 @defun set-difference list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4518 This function computes the ``set difference'' of @var{list1}
4519 and @var{list2}, i.e., the set of elements that appear in
4520 @var{list1} but @emph{not} in @var{list2}.
4521 @end defun
4522
4523 @defun nset-difference list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4524 This is a destructive @code{set-difference}, which will try
4525 to reuse @var{list1} if possible.
4526 @end defun
4527
4528 @defun set-exclusive-or list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4529 This function computes the ``set exclusive or'' of @var{list1}
4530 and @var{list2}, i.e., the set of elements that appear in
4531 exactly one of @var{list1} and @var{list2}.
4532 @end defun
4533
4534 @defun nset-exclusive-or list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4535 This is a destructive @code{set-exclusive-or}, which will try
4536 to reuse @var{list1} and @var{list2} if possible.
4537 @end defun
4538
4539 @defun subsetp list1 list2 @t{&key :test :test-not :key}
4540 This function checks whether @var{list1} represents a subset
4541 of @var{list2}, i.e., whether every element of @var{list1}
4542 also appears in @var{list2}.
4543 @end defun
4544
4545 @node Association Lists, , Lists as Sets, Lists
4546 @section Association Lists
4547
4548 @noindent
4549 An @dfn{association list} is a list representing a mapping from
4550 one set of values to another; any list whose elements are cons
4551 cells is an association list.
4552
4553 @defun assoc* item a-list @t{&key :test :test-not :key}
4554 This function searches the association list @var{a-list} for an
4555 element whose @code{car} matches (in the sense of @code{:test},
4556 @code{:test-not}, and @code{:key}, or by comparison with @code{eql})
4557 a given @var{item}.  It returns the matching element, if any,
4558 otherwise @code{nil}.  It ignores elements of @var{a-list} which
4559 are not cons cells.  (This corresponds to the behavior of
4560 @code{assq} and @code{assoc} in Emacs Lisp; Common Lisp's
4561 @code{assoc} ignores @code{nil}s but considers any other non-cons
4562 elements of @var{a-list} to be an error.)
4563 @end defun
4564
4565 @defun rassoc* item a-list @t{&key :test :test-not :key}
4566 This function searches for an element whose @code{cdr} matches
4567 @var{item}.  If @var{a-list} represents a mapping, this applies
4568 the inverse of the mapping to @var{item}.
4569 @end defun
4570
4571 @defun rassoc item a-list
4572 This function searches like @code{rassoc*} with a @code{:test}
4573 argument of @code{equal}.  It is analogous to Emacs Lisp's
4574 standard @code{assoc} function, which derives from the MacLisp
4575 rather than the Common Lisp tradition.
4576 @end defun
4577
4578 @findex assoc-if
4579 @findex assoc-if-not
4580 @findex rassoc-if
4581 @findex rassoc-if-not
4582 The @code{assoc-if}, @code{assoc-if-not}, @code{rassoc-if},
4583 and @code{rassoc-if-not} functions are defined similarly.
4584
4585 Two simple functions for constructing association lists are:
4586
4587 @defun acons key value alist
4588 This is equivalent to @code{(cons (cons @var{key} @var{value}) @var{alist})}.
4589 @end defun
4590
4591 @defun pairlis keys values &optional alist
4592 This is equivalent to @code{(nconc (mapcar* 'cons @var{keys} @var{values})
4593 @var{alist})}.
4594 @end defun
4595
4596 @node Hash Tables, Structures, Lists, Top
4597 @chapter Hash Tables
4598
4599 @noindent
4600 Hash tables are now implemented directly in the C code and documented in
4601 @ref{Hash Tables,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
4602
4603 @ignore
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 XEmacs) include a built-in hash
4626 table type; in these versions, @code{make-hash-table} with a test of
4627 @code{eq}, @code{eql}, or @code{equal} will use these built-in hash
4628 tables.  In all other cases, it will return a hash-table object which
4629 takes the form of a list with an identifying ``tag'' symbol at the
4630 front.  All of the hash table functions in this package can operate on
4631 both types of hash table; normally you will never know which type is
4632 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 This function returns the number of
4674 entries in @var{table}.  @strong{Warning:} The current implementation of
4675 XEmacs hash-tables does not decrement the stored @code{count}
4676 when @code{remhash} removes an entry.  Therefore, the return value of
4677 this function is not dependable if you have used @code{remhash} on the
4678 table and the table's test is @code{eq}, @code{eql}, or @code{equal}.
4679 A slower, but reliable, way to count the entries is
4680 @code{(loop for x being the hash-keys of @var{table} count t)}.
4681 @end defun
4682
4683 @defun hash-table-p object This function returns @code{t} if
4684 @var{object} is a hash table, @code{nil} otherwise.  It recognizes both
4685 types of hash tables (both XEmacs built-in tables and tables implemented
4686 with special lists.)
4687 @end defun
4688
4689 Sometimes when dealing with hash tables it is useful to know the
4690 exact ``hash function'' that is used.  This package implements
4691 hash tables using Emacs Lisp ``obarrays,'' which are the same
4692 data structure that Emacs Lisp uses to keep track of symbols.
4693 Each hash table includes an embedded obarray.  Key values given
4694 to @code{gethash} are converted by various means into strings,
4695 which are then looked up in the obarray using @code{intern} and
4696 @code{intern-soft}.  The symbol, or ``bucket,'' corresponding to
4697 a given key string includes as its @code{symbol-value} an association
4698 list of all key-value pairs which hash to that string.  Depending
4699 on the test function, it is possible for many entries to hash to
4700 the same bucket.  For example, if the test is @code{eql}, then the
4701 symbol @code{foo} and two separately built strings @code{"foo"} will
4702 create three entries in the same bucket.  Search time is linear
4703 within buckets, so hash tables will be most effective if you arrange
4704 not to store too many things that hash the same.
4705
4706 The following algorithm is used to convert Lisp objects to hash
4707 strings:
4708
4709 @itemize @bullet
4710 @item
4711 Strings are used directly as hash strings.  (However, if the test
4712 function is @code{equalp}, strings are @code{downcase}d first.)
4713
4714 @item
4715 Symbols are hashed according to their @code{symbol-name}.
4716
4717 @item
4718 Integers are hashed into one of 16 buckets depending on their value
4719 modulo 16.  Floating-point numbers are truncated to integers and
4720 hashed modulo 16.
4721
4722 @item
4723 Cons cells are hashed according to their @code{car}s; nonempty vectors
4724 are hashed according to their first element.
4725
4726 @item
4727 All other types of objects hash into a single bucket named @code{"*"}.
4728 @end itemize
4729
4730 @noindent
4731 Thus, for example, searching among many buffer objects in a hash table
4732 will devolve to a (still fairly fast) linear-time search through a
4733 single bucket, whereas searching for different symbols will be very
4734 fast since each symbol will, in general, hash into its own bucket.
4735
4736 The size of the obarray in a hash table is automatically adjusted
4737 as the number of elements increases.
4738
4739 As a special case, @code{make-hash-table} with a @code{:size} argument
4740 of 0 or 1 will create a hash-table object that uses a single association
4741 list rather than an obarray of many lists.  For very small tables this
4742 structure will be more efficient since lookup does not require
4743 converting the key to a string or looking it up in an obarray.
4744 However, such tables are guaranteed to take time proportional to
4745 their size to do a search.
4746 @end ignore
4747
4748 @iftex
4749 @chapno=18
4750 @end iftex
4751
4752 @node Structures, Assertions, Hash Tables, Top
4753 @chapter Structures
4754
4755 @noindent
4756 The Common Lisp @dfn{structure} mechanism provides a general way
4757 to define data types similar to C's @code{struct} types.  A
4758 structure is a Lisp object containing some number of @dfn{slots},
4759 each of which can hold any Lisp data object.  Functions are
4760 provided for accessing and setting the slots, creating or copying
4761 structure objects, and recognizing objects of a particular structure
4762 type.
4763
4764 In true Common Lisp, each structure type is a new type distinct
4765 from all existing Lisp types.  Since the underlying Emacs Lisp
4766 system provides no way to create new distinct types, this package
4767 implements structures as vectors (or lists upon request) with a
4768 special ``tag'' symbol to identify them.
4769
4770 @defspec defstruct name slots@dots{}
4771 The @code{defstruct} form defines a new structure type called
4772 @var{name}, with the specified @var{slots}.  (The @var{slots}
4773 may begin with a string which documents the structure type.)
4774 In the simplest case, @var{name} and each of the @var{slots}
4775 are symbols.  For example,
4776
4777 @example
4778 (defstruct person name age sex)
4779 @end example
4780
4781 @noindent
4782 defines a struct type called @code{person} which contains three
4783 slots.  Given a @code{person} object @var{p}, you can access those
4784 slots by calling @code{(person-name @var{p})}, @code{(person-age @var{p})},
4785 and @code{(person-sex @var{p})}.  You can also change these slots by
4786 using @code{setf} on any of these place forms:
4787
4788 @example
4789 (incf (person-age birthday-boy))
4790 @end example
4791
4792 You can create a new @code{person} by calling @code{make-person},
4793 which takes keyword arguments @code{:name}, @code{:age}, and
4794 @code{:sex} to specify the initial values of these slots in the
4795 new object.  (Omitting any of these arguments leaves the corresponding
4796 slot ``undefined,'' according to the Common Lisp standard; in Emacs
4797 Lisp, such uninitialized slots are filled with @code{nil}.)
4798
4799 Given a @code{person}, @code{(copy-person @var{p})} makes a new
4800 object of the same type whose slots are @code{eq} to those of @var{p}.
4801
4802 Given any Lisp object @var{x}, @code{(person-p @var{x})} returns
4803 true if @var{x} looks like a @code{person}, false otherwise.  (Again,
4804 in Common Lisp this predicate would be exact; in Emacs Lisp the
4805 best it can do is verify that @var{x} is a vector of the correct
4806 length which starts with the correct tag symbol.)
4807
4808 Accessors like @code{person-name} normally check their arguments
4809 (effectively using @code{person-p}) and signal an error if the
4810 argument is the wrong type.  This check is affected by
4811 @code{(optimize (safety @dots{}))} declarations.  Safety level 1,
4812 the default, uses a somewhat optimized check that will detect all
4813 incorrect arguments, but may use an uninformative error message
4814 (e.g., ``expected a vector'' instead of ``expected a @code{person}'').
4815 Safety level 0 omits all checks except as provided by the underlying
4816 @code{aref} call; safety levels 2 and 3 do rigorous checking that will
4817 always print a descriptive error message for incorrect inputs.
4818 @xref{Declarations}.
4819
4820 @example
4821 (setq dave (make-person :name "Dave" :sex 'male))
4822      @result{} [cl-struct-person "Dave" nil male]
4823 (setq other (copy-person dave))
4824      @result{} [cl-struct-person "Dave" nil male]
4825 (eq dave other)
4826      @result{} nil
4827 (eq (person-name dave) (person-name other))
4828      @result{} t
4829 (person-p dave)
4830      @result{} t
4831 (person-p [1 2 3 4])
4832      @result{} nil
4833 (person-p "Bogus")
4834      @result{} nil
4835 (person-p '[cl-struct-person counterfeit person object])
4836      @result{} t
4837 @end example
4838
4839 In general, @var{name} is either a name symbol or a list of a name
4840 symbol followed by any number of @dfn{struct options}; each @var{slot}
4841 is either a slot symbol or a list of the form @samp{(@var{slot-name}
4842 @var{default-value} @var{slot-options}@dots{})}.  The @var{default-value}
4843 is a Lisp form which is evaluated any time an instance of the
4844 structure type is created without specifying that slot's value.
4845
4846 Common Lisp defines several slot options, but the only one
4847 implemented in this package is @code{:read-only}.  A non-@code{nil}
4848 value for this option means the slot should not be @code{setf}-able;
4849 the slot's value is determined when the object is created and does
4850 not change afterward.
4851
4852 @example
4853 (defstruct person
4854   (name nil :read-only t)
4855   age
4856   (sex 'unknown))
4857 @end example
4858
4859 Any slot options other than @code{:read-only} are ignored.
4860
4861 For obscure historical reasons, structure options take a different
4862 form than slot options.  A structure option is either a keyword
4863 symbol, or a list beginning with a keyword symbol possibly followed
4864 by arguments.  (By contrast, slot options are key-value pairs not
4865 enclosed in lists.)
4866
4867 @example
4868 (defstruct (person (:constructor create-person)
4869                    (:type list)
4870                    :named)
4871   name age sex)
4872 @end example
4873
4874 The following structure options are recognized.
4875
4876 @table @code
4877 @iftex
4878 @itemmax=0 in
4879 @advance@leftskip-.5@tableindent
4880 @end iftex
4881 @item :conc-name
4882 The argument is a symbol whose print name is used as the prefix for
4883 the names of slot accessor functions.  The default is the name of
4884 the struct type followed by a hyphen.  The option @code{(:conc-name p-)}
4885 would change this prefix to @code{p-}.  Specifying @code{nil} as an
4886 argument means no prefix, so that the slot names themselves are used
4887 to name the accessor functions.
4888
4889 @item :constructor
4890 In the simple case, this option takes one argument which is an
4891 alternate name to use for the constructor function.  The default
4892 is @code{make-@var{name}}, e.g., @code{make-person}.  The above
4893 example changes this to @code{create-person}.  Specifying @code{nil}
4894 as an argument means that no standard constructor should be
4895 generated at all.
4896
4897 In the full form of this option, the constructor name is followed
4898 by an arbitrary argument list.  @xref{Program Structure}, for a
4899 description of the format of Common Lisp argument lists.  All
4900 options, such as @code{&rest} and @code{&key}, are supported.
4901 The argument names should match the slot names; each slot is
4902 initialized from the corresponding argument.  Slots whose names
4903 do not appear in the argument list are initialized based on the
4904 @var{default-value} in their slot descriptor.  Also, @code{&optional}
4905 and @code{&key} arguments which don't specify defaults take their
4906 defaults from the slot descriptor.  It is legal to include arguments
4907 which don't correspond to slot names; these are useful if they are
4908 referred to in the defaults for optional, keyword, or @code{&aux}
4909 arguments which @emph{do} correspond to slots.
4910
4911 You can specify any number of full-format @code{:constructor}
4912 options on a structure.  The default constructor is still generated
4913 as well unless you disable it with a simple-format @code{:constructor}
4914 option.
4915
4916 @example
4917 (defstruct
4918  (person
4919   (:constructor nil)   ; no default constructor
4920   (:constructor new-person (name sex &optional (age 0)))
4921   (:constructor new-hound (&key (name "Rover")
4922                                 (dog-years 0)
4923                            &aux (age (* 7 dog-years))
4924                                 (sex 'canine))))
4925  name age sex)
4926 @end example
4927
4928 The first constructor here takes its arguments positionally rather
4929 than by keyword.  (In official Common Lisp terminology, constructors
4930 that work By Order of Arguments instead of by keyword are called
4931 ``BOA constructors.''  No, I'm not making this up.)  For example,
4932 @code{(new-person "Jane" 'female)} generates a person whose slots
4933 are @code{"Jane"}, 0, and @code{female}, respectively.
4934
4935 The second constructor takes two keyword arguments, @code{:name},
4936 which initializes the @code{name} slot and defaults to @code{"Rover"},
4937 and @code{:dog-years}, which does not itself correspond to a slot
4938 but which is used to initialize the @code{age} slot.  The @code{sex}
4939 slot is forced to the symbol @code{canine} with no syntax for
4940 overriding it.
4941
4942 @item :copier
4943 The argument is an alternate name for the copier function for
4944 this type.  The default is @code{copy-@var{name}}.  @code{nil}
4945 means not to generate a copier function.  (In this implementation,
4946 all copier functions are simply synonyms for @code{copy-sequence}.)
4947
4948 @item :predicate
4949 The argument is an alternate name for the predicate which recognizes
4950 objects of this type.  The default is @code{@var{name}-p}.  @code{nil}
4951 means not to generate a predicate function.  (If the @code{:type}
4952 option is used without the @code{:named} option, no predicate is
4953 ever generated.)
4954
4955 In true Common Lisp, @code{typep} is always able to recognize a
4956 structure object even if @code{:predicate} was used.  In this
4957 package, @code{typep} simply looks for a function called
4958 @code{@var{typename}-p}, so it will work for structure types
4959 only if they used the default predicate name.
4960
4961 @item :include
4962 This option implements a very limited form of C++-style inheritance.
4963 The argument is the name of another structure type previously
4964 created with @code{defstruct}.  The effect is to cause the new
4965 structure type to inherit all of the included structure's slots
4966 (plus, of course, any new slots described by this struct's slot
4967 descriptors).  The new structure is considered a ``specialization''
4968 of the included one.  In fact, the predicate and slot accessors
4969 for the included type will also accept objects of the new type.
4970
4971 If there are extra arguments to the @code{:include} option after
4972 the included-structure name, these options are treated as replacement
4973 slot descriptors for slots in the included structure, possibly with
4974 modified default values.  Borrowing an example from Steele:
4975
4976 @example
4977 (defstruct person name (age 0) sex)
4978      @result{} person
4979 (defstruct (astronaut (:include person (age 45)))
4980   helmet-size
4981   (favorite-beverage 'tang))
4982      @result{} astronaut
4983
4984 (setq joe (make-person :name "Joe"))
4985      @result{} [cl-struct-person "Joe" 0 nil]
4986 (setq buzz (make-astronaut :name "Buzz"))
4987      @result{} [cl-struct-astronaut "Buzz" 45 nil nil tang]
4988
4989 (list (person-p joe) (person-p buzz))
4990      @result{} (t t)
4991 (list (astronaut-p joe) (astronaut-p buzz))
4992      @result{} (nil t)
4993
4994 (person-name buzz)
4995      @result{} "Buzz"
4996 (astronaut-name joe)
4997      @result{} error: "astronaut-name accessing a non-astronaut"
4998 @end example
4999
5000 Thus, if @code{astronaut} is a specialization of @code{person},
5001 then every @code{astronaut} is also a @code{person} (but not the
5002 other way around).  Every @code{astronaut} includes all the slots
5003 of a @code{person}, plus extra slots that are specific to
5004 astronauts.  Operations that work on people (like @code{person-name})
5005 work on astronauts just like other people.
5006
5007 @item :print-function
5008 In full Common Lisp, this option allows you to specify a function
5009 which is called to print an instance of the structure type.  The
5010 Emacs Lisp system offers no hooks into the Lisp printer which would
5011 allow for such a feature, so this package simply ignores
5012 @code{:print-function}.
5013
5014 @item :type
5015 The argument should be one of the symbols @code{vector} or @code{list}.
5016 This tells which underlying Lisp data type should be used to implement
5017 the new structure type.  Vectors are used by default, but
5018 @code{(:type list)} will cause structure objects to be stored as
5019 lists instead.
5020
5021 The vector representation for structure objects has the advantage
5022 that all structure slots can be accessed quickly, although creating
5023 vectors is a bit slower in Emacs Lisp.  Lists are easier to create,
5024 but take a relatively long time accessing the later slots.
5025
5026 @item :named
5027 This option, which takes no arguments, causes a characteristic ``tag''
5028 symbol to be stored at the front of the structure object.  Using
5029 @code{:type} without also using @code{:named} will result in a
5030 structure type stored as plain vectors or lists with no identifying
5031 features.
5032
5033 The default, if you don't specify @code{:type} explicitly, is to
5034 use named vectors.  Therefore, @code{:named} is only useful in
5035 conjunction with @code{:type}.
5036
5037 @example
5038 (defstruct (person1) name age sex)
5039 (defstruct (person2 (:type list) :named) name age sex)
5040 (defstruct (person3 (:type list)) name age sex)
5041
5042 (setq p1 (make-person1))
5043      @result{} [cl-struct-person1 nil nil nil]
5044 (setq p2 (make-person2))
5045      @result{} (person2 nil nil nil)
5046 (setq p3 (make-person3))
5047      @result{} (nil nil nil)
5048
5049 (person1-p p1)
5050      @result{} t
5051 (person2-p p2)
5052      @result{} t
5053 (person3-p p3)
5054      @result{} error: function person3-p undefined
5055 @end example
5056
5057 Since unnamed structures don't have tags, @code{defstruct} is not
5058 able to make a useful predicate for recognizing them.  Also,
5059 accessors like @code{person3-name} will be generated but they
5060 will not be able to do any type checking.  The @code{person3-name}
5061 function, for example, will simply be a synonym for @code{car} in
5062 this case.  By contrast, @code{person2-name} is able to verify
5063 that its argument is indeed a @code{person2} object before
5064 proceeding.
5065
5066 @item :initial-offset
5067 The argument must be a nonnegative integer.  It specifies a
5068 number of slots to be left ``empty'' at the front of the
5069 structure.  If the structure is named, the tag appears at the
5070 specified position in the list or vector; otherwise, the first
5071 slot appears at that position.  Earlier positions are filled
5072 with @code{nil} by the constructors and ignored otherwise.  If
5073 the type @code{:include}s another type, then @code{:initial-offset}
5074 specifies a number of slots to be skipped between the last slot
5075 of the included type and the first new slot.
5076 @end table
5077 @end defspec
5078
5079 Except as noted, the @code{defstruct} facility of this package is
5080 entirely compatible with that of Common Lisp.
5081
5082 @iftex
5083 @chapno=23
5084 @end iftex
5085
5086 @node Assertions, Efficiency Concerns, Structures, Top
5087 @chapter Assertions and Errors
5088
5089 @noindent
5090 This section describes two macros that test @dfn{assertions}, i.e.,
5091 conditions which must be true if the program is operating correctly.
5092 Assertions never add to the behavior of a Lisp program; they simply
5093 make ``sanity checks'' to make sure everything is as it should be.
5094
5095 If the optimization property @code{speed} has been set to 3, and
5096 @code{safety} is less than 3, then the byte-compiler will optimize
5097 away the following assertions.  Because assertions might be optimized
5098 away, it is a bad idea for them to include side-effects.
5099
5100 @defspec assert test-form [show-args string args@dots{}]
5101 This form verifies that @var{test-form} is true (i.e., evaluates to
5102 a non-@code{nil} value).  If so, it returns @code{nil}.  If the test
5103 is not satisfied, @code{assert} signals an error.
5104
5105 A default error message will be supplied which includes @var{test-form}.
5106 You can specify a different error message by including a @var{string}
5107 argument plus optional extra arguments.  Those arguments are simply
5108 passed to @code{error} to signal the error.
5109
5110 If the optional second argument @var{show-args} is @code{t} instead
5111 of @code{nil}, then the error message (with or without @var{string})
5112 will also include all non-constant arguments of the top-level
5113 @var{form}.  For example:
5114
5115 @example
5116 (assert (> x 10) t "x is too small: %d")
5117 @end example
5118
5119 This usage of @var{show-args} is an extension to Common Lisp.  In
5120 true Common Lisp, the second argument gives a list of @var{places}
5121 which can be @code{setf}'d by the user before continuing from the
5122 error.  Since Emacs Lisp does not support continuable errors, it
5123 makes no sense to specify @var{places}.
5124 @end defspec
5125
5126 @defspec check-type form type [string]
5127 This form verifies that @var{form} evaluates to a value of type
5128 @var{type}.  If so, it returns @code{nil}.  If not, @code{check-type}
5129 signals a @code{wrong-type-argument} error.  The default error message
5130 lists the erroneous value along with @var{type} and @var{form}
5131 themselves.  If @var{string} is specified, it is included in the
5132 error message in place of @var{type}.  For example:
5133
5134 @example
5135 (check-type x (integer 1 *) "a positive integer")
5136 @end example
5137
5138 @xref{Type Predicates}, for a description of the type specifiers
5139 that may be used for @var{type}.
5140
5141 Note that in Common Lisp, the first argument to @code{check-type}
5142 must be a @var{place} suitable for use by @code{setf}, because
5143 @code{check-type} signals a continuable error that allows the
5144 user to modify @var{place}.
5145 @end defspec
5146
5147 The following error-related macro is also defined:
5148
5149 @defspec ignore-errors forms@dots{}
5150 This executes @var{forms} exactly like a @code{progn}, except that
5151 errors are ignored during the @var{forms}.  More precisely, if
5152 an error is signalled then @code{ignore-errors} immediately
5153 aborts execution of the @var{forms} and returns @code{nil}.
5154 If the @var{forms} complete successfully, @code{ignore-errors}
5155 returns the result of the last @var{form}.
5156 @end defspec
5157
5158 @node Efficiency Concerns, Common Lisp Compatibility, Assertions, Top
5159 @appendix Efficiency Concerns
5160
5161 @appendixsec Macros
5162
5163 @noindent
5164 Many of the advanced features of this package, such as @code{defun*},
5165 @code{loop}, and @code{setf}, are implemented as Lisp macros.  In
5166 byte-compiled code, these complex notations will be expanded into
5167 equivalent Lisp code which is simple and efficient.  For example,
5168 the forms
5169
5170 @example
5171 (incf i n)
5172 (push x (car p))
5173 @end example
5174
5175 @noindent
5176 are expanded at compile-time to the Lisp forms
5177
5178 @example
5179 (setq i (+ i n))
5180 (setcar p (cons x (car p)))
5181 @end example
5182
5183 @noindent
5184 which are the most efficient ways of doing these respective operations
5185 in Lisp.  Thus, there is no performance penalty for using the more
5186 readable @code{incf} and @code{push} forms in your compiled code.
5187
5188 @emph{Interpreted} code, on the other hand, must expand these macros
5189 every time they are executed.  For this reason it is strongly
5190 recommended that code making heavy use of macros be compiled.
5191 (The features labelled ``Special Form'' instead of ``Function'' in
5192 this manual are macros.)  A loop using @code{incf} a hundred times
5193 will execute considerably faster if compiled, and will also
5194 garbage-collect less because the macro expansion will not have
5195 to be generated, used, and thrown away a hundred times.
5196
5197 You can find out how a macro expands by using the
5198 @code{cl-prettyexpand} function.
5199
5200 @defun cl-prettyexpand form &optional full
5201 This function takes a single Lisp form as an argument and inserts
5202 a nicely formatted copy of it in the current buffer (which must be
5203 in Lisp mode so that indentation works properly).  It also expands
5204 all Lisp macros which appear in the form.  The easiest way to use
5205 this function is to go to the @code{*scratch*} buffer and type, say,
5206
5207 @example
5208 (cl-prettyexpand '(loop for x below 10 collect x))
5209 @end example
5210
5211 @noindent
5212 and type @kbd{C-x C-e} immediately after the closing parenthesis;
5213 the expansion
5214
5215 @example
5216 (block nil
5217   (let* ((x 0)
5218          (G1004 nil))
5219     (while (< x 10)
5220       (setq G1004 (cons x G1004))
5221       (setq x (+ x 1)))
5222     (nreverse G1004)))
5223 @end example
5224
5225 @noindent
5226 will be inserted into the buffer.  (The @code{block} macro is
5227 expanded differently in the interpreter and compiler, so
5228 @code{cl-prettyexpand} just leaves it alone.  The temporary
5229 variable @code{G1004} was created by @code{gensym}.)
5230
5231 If the optional argument @var{full} is true, then @emph{all}
5232 macros are expanded, including @code{block}, @code{eval-when},
5233 and compiler macros.  Expansion is done as if @var{form} were
5234 a top-level form in a file being compiled.  For example,
5235
5236 @example
5237 (cl-prettyexpand '(pushnew 'x list))
5238      @print{} (setq list (adjoin 'x list))
5239 (cl-prettyexpand '(pushnew 'x list) t)
5240      @print{} (setq list (if (memq 'x list) list (cons 'x list)))
5241 (cl-prettyexpand '(caddr (member* 'a list)) t)
5242      @print{} (car (cdr (cdr (memq 'a list))))
5243 @end example
5244
5245 Note that @code{adjoin}, @code{caddr}, and @code{member*} all
5246 have built-in compiler macros to optimize them in common cases.
5247 @end defun
5248
5249 @ifinfo
5250 @example
5251
5252 @end example
5253 @end ifinfo
5254 @appendixsec Error Checking
5255
5256 @noindent
5257 Common Lisp compliance has in general not been sacrificed for the
5258 sake of efficiency.  A few exceptions have been made for cases
5259 where substantial gains were possible at the expense of marginal
5260 incompatibility.  One example is the use of @code{memq} (which is
5261 treated very efficiently by the byte-compiler) to scan for keyword
5262 arguments; this can become confused in rare cases when keyword
5263 symbols are used as both keywords and data values at once.  This
5264 is extremely unlikely to occur in practical code, and the use of
5265 @code{memq} allows functions with keyword arguments to be nearly
5266 as fast as functions that use @code{&optional} arguments.
5267
5268 The Common Lisp standard (as embodied in Steele's book) uses the
5269 phrase ``it is an error if'' to indicate a situation which is not
5270 supposed to arise in complying programs; implementations are strongly
5271 encouraged but not required to signal an error in these situations.
5272 This package sometimes omits such error checking in the interest of
5273 compactness and efficiency.  For example, @code{do} variable
5274 specifiers are supposed to be lists of one, two, or three forms;
5275 extra forms are ignored by this package rather than signalling a
5276 syntax error.  The @code{endp} function is simply a synonym for
5277 @code{null} in this package.  Functions taking keyword arguments
5278 will accept an odd number of arguments, treating the trailing
5279 keyword as if it were followed by the value @code{nil}.
5280
5281 Argument lists (as processed by @code{defun*} and friends)
5282 @emph{are} checked rigorously except for the minor point just
5283 mentioned; in particular, keyword arguments are checked for
5284 validity, and @code{&allow-other-keys} and @code{:allow-other-keys}
5285 are fully implemented.  Keyword validity checking is slightly
5286 time consuming (though not too bad in byte-compiled code);
5287 you can use @code{&allow-other-keys} to omit this check.  Functions
5288 defined in this package such as @code{find} and @code{member*}
5289 do check their keyword arguments for validity.
5290
5291 @ifinfo
5292 @example
5293
5294 @end example
5295 @end ifinfo
5296 @appendixsec Optimizing Compiler
5297
5298 @noindent
5299 The byte-compiler that comes with Emacs 18 normally fails to expand
5300 macros that appear in top-level positions in the file (i.e., outside
5301 of @code{defun}s or other enclosing forms).  This would have
5302 disastrous consequences to programs that used such top-level macros
5303 as @code{defun*}, @code{eval-when}, and @code{defstruct}.  To
5304 work around this problem, the @dfn{CL} package patches the Emacs
5305 18 compiler to expand top-level macros.  This patch will apply to
5306 your own macros, too, if they are used in a top-level context.
5307 The patch will not harm versions of the Emacs 18 compiler which
5308 have already had a similar patch applied, nor will it affect the
5309 optimizing Emacs 19 byte-compiler written by Jamie Zawinski and
5310 Hallvard Furuseth.  The patch is applied to the byte compiler's
5311 code in Emacs' memory, @emph{not} to the @file{bytecomp.elc} file
5312 stored on disk.
5313
5314 The Emacs 19 compiler (for Emacs 18) is available from various
5315 Emacs Lisp archive sites such as @code{archive.cis.ohio-state.edu}.
5316 Its use is highly recommended; many of the Common Lisp macros emit
5317 code which can be improved by optimization.  In particular,
5318 @code{block}s (whether explicit or implicit in constructs like
5319 @code{defun*} and @code{loop}) carry a fair run-time penalty; the
5320 optimizing compiler removes @code{block}s which are not actually
5321 referenced by @code{return} or @code{return-from} inside the block.
5322
5323 @node Common Lisp Compatibility, Old CL Compatibility, Efficiency Concerns, Top
5324 @appendix Common Lisp Compatibility
5325
5326 @noindent
5327 Following is a list of all known incompatibilities between this
5328 package and Common Lisp as documented in Steele (2nd edition).
5329
5330 Certain function names, such as @code{member}, @code{assoc}, and
5331 @code{floor}, were already taken by (incompatible) Emacs Lisp
5332 functions; this package appends @samp{*} to the names of its
5333 Common Lisp versions of these functions.
5334
5335 The word @code{defun*} is required instead of @code{defun} in order
5336 to use extended Common Lisp argument lists in a function.  Likewise,
5337 @code{defmacro*} and @code{function*} are versions of those forms
5338 which understand full-featured argument lists.  The @code{&whole}
5339 keyword does not work in @code{defmacro} argument lists (except
5340 inside recursive argument lists).
5341
5342 In order to allow an efficient implementation, keyword arguments use
5343 a slightly cheesy parser which may be confused if a keyword symbol
5344 is passed as the @emph{value} of another keyword argument.
5345 (Specifically, @code{(memq :@var{keyword} @var{rest-of-arguments})}
5346 is used to scan for @code{:@var{keyword}} among the supplied
5347 keyword arguments.)
5348
5349 The @code{eql} and @code{equal} predicates do not distinguish
5350 between IEEE floating-point plus and minus zero.  The @code{equalp}
5351 predicate has several differences with Common Lisp; @pxref{Predicates}.
5352
5353 The @code{setf} mechanism is entirely compatible, except that
5354 setf-methods return a list of five values rather than five
5355 values directly.  Also, the new ``@code{setf} function'' concept
5356 (typified by @code{(defun (setf foo) @dots{})}) is not implemented.
5357
5358 The @code{do-all-symbols} form is the same as @code{do-symbols}
5359 with no @var{obarray} argument.  In Common Lisp, this form would
5360 iterate over all symbols in all packages.  Since Emacs obarrays
5361 are not a first-class package mechanism, there is no way for
5362 @code{do-all-symbols} to locate any but the default obarray.
5363
5364 The @code{loop} macro is complete except that @code{loop-finish}
5365 and type specifiers are unimplemented.
5366
5367 The multiple-value return facility treats lists as multiple
5368 values, since Emacs Lisp cannot support multiple return values
5369 directly.  The macros will be compatible with Common Lisp if
5370 @code{values} or @code{values-list} is always used to return to
5371 a @code{multiple-value-bind} or other multiple-value receiver;
5372 if @code{values} is used without @code{multiple-value-@dots{}}
5373 or vice-versa the effect will be different from Common Lisp.
5374
5375 Many Common Lisp declarations are ignored, and others match
5376 the Common Lisp standard in concept but not in detail.  For
5377 example, local @code{special} declarations, which are purely
5378 advisory in Emacs Lisp, do not rigorously obey the scoping rules
5379 set down in Steele's book.
5380
5381 The variable @code{*gensym-counter*} starts out with a pseudo-random
5382 value rather than with zero.  This is to cope with the fact that
5383 generated symbols become interned when they are written to and
5384 loaded back from a file.
5385
5386 The @code{defstruct} facility is compatible, except that structures
5387 are of type @code{:type vector :named} by default rather than some
5388 special, distinct type.  Also, the @code{:type} slot option is ignored.
5389
5390 The second argument of @code{check-type} is treated differently.
5391
5392 @node Old CL Compatibility, Porting Common Lisp, Common Lisp Compatibility, Top
5393 @appendix Old CL Compatibility
5394
5395 @noindent
5396 Following is a list of all known incompatibilities between this package
5397 and the older Quiroz @file{cl.el} package.
5398
5399 This package's emulation of multiple return values in functions is
5400 incompatible with that of the older package.  That package attempted
5401 to come as close as possible to true Common Lisp multiple return
5402 values; unfortunately, it could not be 100% reliable and so was prone
5403 to occasional surprises if used freely.  This package uses a simpler
5404 method, namely replacing multiple values with lists of values, which
5405 is more predictable though more noticeably different from Common Lisp.
5406
5407 The @code{defkeyword} form and @code{keywordp} function are not
5408 implemented in this package.
5409
5410 The @code{member}, @code{floor}, @code{ceiling}, @code{truncate},
5411 @code{round}, @code{mod}, and @code{rem} functions are suffixed
5412 by @samp{*} in this package to avoid collision with existing
5413 functions in Emacs 18 or Emacs 19.  The older package simply
5414 redefined these functions, overwriting the built-in meanings and
5415 causing serious portability problems with Emacs 19.  (Some more
5416 recent versions of the Quiroz package changed the names to
5417 @code{cl-member}, etc.; this package defines the latter names as
5418 aliases for @code{member*}, etc.)
5419
5420 Certain functions in the old package which were buggy or inconsistent
5421 with the Common Lisp standard are incompatible with the conforming
5422 versions in this package.  For example, @code{eql} and @code{member}
5423 were synonyms for @code{eq} and @code{memq} in that package, @code{setf}
5424 failed to preserve correct order of evaluation of its arguments, etc.
5425
5426 Finally, unlike the older package, this package is careful to
5427 prefix all of its internal names with @code{cl-}.  Except for a
5428 few functions which are explicitly defined as additional features
5429 (such as @code{floatp-safe} and @code{letf}), this package does not
5430 export any non-@samp{cl-} symbols which are not also part of Common
5431 Lisp.
5432
5433 @ifinfo
5434 @example
5435
5436 @end example
5437 @end ifinfo
5438 @appendixsec The @code{cl-compat} package
5439
5440 @noindent
5441 The @dfn{CL} package includes emulations of some features of the
5442 old @file{cl.el}, in the form of a compatibility package
5443 @code{cl-compat}.  To use it, put @code{(require 'cl-compat)} in
5444 your program.
5445
5446 The old package defined a number of internal routines without
5447 @code{cl-} prefixes or other annotations.  Call to these routines
5448 may have crept into existing Lisp code.  @code{cl-compat}
5449 provides emulations of the following internal routines:
5450 @code{pair-with-newsyms}, @code{zip-lists}, @code{unzip-lists},
5451 @code{reassemble-arglists}, @code{duplicate-symbols-p},
5452 @code{safe-idiv}.
5453
5454 Some @code{setf} forms translated into calls to internal
5455 functions that user code might call directly.  The functions
5456 @code{setnth}, @code{setnthcdr}, and @code{setelt} fall in
5457 this category; they are defined by @code{cl-compat}, but the
5458 best fix is to change to use @code{setf} properly.
5459
5460 The @code{cl-compat} file defines the keyword functions
5461 @code{keywordp}, @code{keyword-of}, and @code{defkeyword},
5462 which are not defined by the new @dfn{CL} package because the
5463 use of keywords as data is discouraged.
5464
5465 The @code{build-klist} mechanism for parsing keyword arguments
5466 is emulated by @code{cl-compat}; the @code{with-keyword-args}
5467 macro is not, however, and in any case it's best to change to
5468 use the more natural keyword argument processing offered by
5469 @code{defun*}.
5470
5471 Multiple return values are treated differently by the two
5472 Common Lisp packages.  The old package's method was more
5473 compatible with true Common Lisp, though it used heuristics
5474 that caused it to report spurious multiple return values in
5475 certain cases.  The @code{cl-compat} package defines a set
5476 of multiple-value macros that are compatible with the old
5477 CL package; again, they are heuristic in nature, but they
5478 are guaranteed to work in any case where the old package's
5479 macros worked.  To avoid name collision with the ``official''
5480 multiple-value facilities, the ones in @code{cl-compat} have
5481 capitalized names:  @code{Values}, @code{Values-list},
5482 @code{Multiple-value-bind}, etc.
5483
5484 The functions @code{cl-floor}, @code{cl-ceiling}, @code{cl-truncate},
5485 and @code{cl-round} are defined by @code{cl-compat} to use the
5486 old-style multiple-value mechanism, just as they did in the old
5487 package.  The newer @code{floor*} and friends return their two
5488 results in a list rather than as multiple values.  Note that
5489 older versions of the old package used the unadorned names
5490 @code{floor}, @code{ceiling}, etc.; @code{cl-compat} cannot use
5491 these names because they conflict with Emacs 19 built-ins.
5492
5493 @node Porting Common Lisp, Function Index, Old CL Compatibility, Top
5494 @appendix Porting Common Lisp
5495
5496 @noindent
5497 This package is meant to be used as an extension to Emacs Lisp,
5498 not as an Emacs implementation of true Common Lisp.  Some of the
5499 remaining differences between Emacs Lisp and Common Lisp make it
5500 difficult to port large Common Lisp applications to Emacs.  For
5501 one, some of the features in this package are not fully compliant
5502 with ANSI or Steele; @pxref{Common Lisp Compatibility}.  But there
5503 are also quite a few features that this package does not provide
5504 at all.  Here are some major omissions that you will want watch out
5505 for when bringing Common Lisp code into Emacs.
5506
5507 @itemize @bullet
5508 @item
5509 Case-insensitivity.  Symbols in Common Lisp are case-insensitive
5510 by default.  Some programs refer to a function or variable as
5511 @code{foo} in one place and @code{Foo} or @code{FOO} in another.
5512 Emacs Lisp will treat these as three distinct symbols.
5513
5514 Some Common Lisp code is written in all upper-case.  While Emacs
5515 is happy to let the program's own functions and variables use
5516 this convention, calls to Lisp builtins like @code{if} and
5517 @code{defun} will have to be changed to lower-case.
5518
5519 @item
5520 Lexical scoping.  In Common Lisp, function arguments and @code{let}
5521 bindings apply only to references physically within their bodies
5522 (or within macro expansions in their bodies).  Emacs Lisp, by
5523 contrast, uses @dfn{dynamic scoping} wherein a binding to a
5524 variable is visible even inside functions called from the body.
5525
5526 Variables in Common Lisp can be made dynamically scoped by
5527 declaring them @code{special} or using @code{defvar}.  In Emacs
5528 Lisp it is as if all variables were declared @code{special}.
5529
5530 Often you can use code that was written for lexical scoping
5531 even in a dynamically scoped Lisp, but not always.  Here is
5532 an example of a Common Lisp code fragment that would fail in
5533 Emacs Lisp:
5534
5535 @example
5536 (defun map-odd-elements (func list)
5537   (loop for x in list
5538         for flag = t then (not flag)
5539         collect (if flag x (funcall func x))))
5540
5541 (defun add-odd-elements (list x)
5542   (map-odd-elements (function (lambda (a) (+ a x))) list))
5543 @end example
5544
5545 @noindent
5546 In Common Lisp, the two functions' usages of @code{x} are completely
5547 independent.  In Emacs Lisp, the binding to @code{x} made by
5548 @code{add-odd-elements} will have been hidden by the binding
5549 in @code{map-odd-elements} by the time the @code{(+ a x)} function
5550 is called.
5551
5552 (This package avoids such problems in its own mapping functions
5553 by using names like @code{cl-x} instead of @code{x} internally;
5554 as long as you don't use the @code{cl-} prefix for your own
5555 variables no collision can occur.)
5556
5557 @xref{Lexical Bindings}, for a description of the @code{lexical-let}
5558 form which establishes a Common Lisp-style lexical binding, and some
5559 examples of how it differs from Emacs' regular @code{let}.
5560
5561 @item
5562 Common Lisp allows the shorthand @code{#'x} to stand for
5563 @code{(function x)}, just as @code{'x} stands for @code{(quote x)}.
5564 In Common Lisp, one traditionally uses @code{#'} notation when
5565 referring to the name of a function.  In Emacs Lisp, it works
5566 just as well to use a regular quote:
5567
5568 @example
5569 (loop for x in y by #'cddr collect (mapcar #'plusp x))  ; Common Lisp
5570 (loop for x in y by 'cddr collect (mapcar 'plusp x))    ; Emacs Lisp
5571 @end example
5572
5573 When @code{#'} introduces a @code{lambda} form, it is best to
5574 write out @code{(function ...)} longhand in Emacs Lisp.  You can
5575 use a regular quote, but then the byte-compiler won't know that
5576 the @code{lambda} expression is code that can be compiled.
5577
5578 @example
5579 (mapcar #'(lambda (x) (* x 2)) list)            ; Common Lisp
5580 (mapcar (function (lambda (x) (* x 2))) list)   ; Emacs Lisp
5581 @end example
5582
5583 XEmacs supports @code{#'} notation starting with version 19.8.
5584
5585 @item
5586 Reader macros.  Common Lisp includes a second type of macro that
5587 works at the level of individual characters.  For example, Common
5588 Lisp implements the quote notation by a reader macro called @code{'},
5589 whereas Emacs Lisp's parser just treats quote as a special case.
5590 Some Lisp packages use reader macros to create special syntaxes
5591 for themselves, which the Emacs parser is incapable of reading.
5592
5593 @item
5594 Other syntactic features.  Common Lisp provides a number of
5595 notations beginning with @code{#} that the Emacs Lisp parser
5596 won't understand.  For example, @samp{#| ... |#} is an
5597 alternate comment notation, and @samp{#+lucid (foo)} tells
5598 the parser to ignore the @code{(foo)} except in Lucid Common
5599 Lisp.
5600
5601 The number prefixes `#b', `#o', and `#x', however, are supported
5602 by the Emacs Lisp parser to represent numbers in binary, octal,
5603 and hexadecimal notation (or radix), just like in Common Lisp.
5604
5605 @item
5606 Packages.  In Common Lisp, symbols are divided into @dfn{packages}.
5607 Symbols that are Lisp built-ins are typically stored in one package;
5608 symbols that are vendor extensions are put in another, and each
5609 application program would have a package for its own symbols.
5610 Certain symbols are ``exported'' by a package and others are
5611 internal; certain packages ``use'' or import the exported symbols
5612 of other packages.  To access symbols that would not normally be
5613 visible due to this importing and exporting, Common Lisp provides
5614 a syntax like @code{package:symbol} or @code{package::symbol}.
5615
5616 Emacs Lisp has a single namespace for all interned symbols, and
5617 then uses a naming convention of putting a prefix like @code{cl-}
5618 in front of the name.  Some Emacs packages adopt the Common Lisp-like
5619 convention of using @code{cl:} or @code{cl::} as the prefix.
5620 However, the Emacs parser does not understand colons and just
5621 treats them as part of the symbol name.  Thus, while @code{mapcar}
5622 and @code{lisp:mapcar} may refer to the same symbol in Common
5623 Lisp, they are totally distinct in Emacs Lisp.  Common Lisp
5624 programs which refer to a symbol by the full name sometimes
5625 and the short name other times will not port cleanly to Emacs.
5626
5627 Emacs Lisp does have a concept of ``obarrays,'' which are
5628 package-like collections of symbols, but this feature is not
5629 strong enough to be used as a true package mechanism.
5630
5631 @item
5632 Keywords.  The notation @code{:test-not} in Common Lisp really
5633 is a shorthand for @code{keyword:test-not}; keywords are just
5634 symbols in a built-in @code{keyword} package with the special
5635 property that all its symbols are automatically self-evaluating.
5636 Common Lisp programs often use keywords liberally to avoid
5637 having to use quotes.
5638
5639 In Emacs Lisp a keyword is just a symbol whose name begins with
5640 a colon; since the Emacs parser does not treat them specially,
5641 they have to be explicitly made self-evaluating by a statement
5642 like @code{(setq :test-not ':test-not)}.  This package arranges
5643 to execute such a statement whenever @code{defun*} or some
5644 other form sees a keyword being used as an argument.  Common
5645 Lisp code that assumes that a symbol @code{:mumble} will be
5646 self-evaluating even though it was never introduced by a
5647 @code{defun*} will have to be fixed.
5648
5649 @item
5650 The @code{format} function is quite different between Common
5651 Lisp and Emacs Lisp.  It takes an additional ``destination''
5652 argument before the format string.  A destination of @code{nil}
5653 means to format to a string as in Emacs Lisp; a destination
5654 of @code{t} means to write to the terminal (similar to
5655 @code{message} in Emacs).  Also, format control strings are
5656 utterly different; @code{~} is used instead of @code{%} to
5657 introduce format codes, and the set of available codes is
5658 much richer.  There are no notations like @code{\n} for
5659 string literals; instead, @code{format} is used with the
5660 ``newline'' format code, @code{~%}.  More advanced formatting
5661 codes provide such features as paragraph filling, case
5662 conversion, and even loops and conditionals.
5663
5664 While it would have been possible to implement most of Common
5665 Lisp @code{format} in this package (under the name @code{format*},
5666 of course), it was not deemed worthwhile.  It would have required
5667 a huge amount of code to implement even a decent subset of
5668 @code{format*}, yet the functionality it would provide over
5669 Emacs Lisp's @code{format} would rarely be useful.
5670
5671 @item
5672 Vector constants use square brackets in Emacs Lisp, but
5673 @code{#(a b c)} notation in Common Lisp.  To further complicate
5674 matters, Emacs 19 introduces its own @code{#(} notation for
5675 something entirely different---strings with properties.
5676
5677 @item
5678 Characters are distinct from integers in Common Lisp.  The
5679 notation for character constants is also different:  @code{#\A}
5680 instead of @code{?A}.  Also, @code{string=} and @code{string-equal}
5681 are synonyms in Emacs Lisp whereas the latter is case-insensitive
5682 in Common Lisp.
5683
5684 @item
5685 Data types.  Some Common Lisp data types do not exist in Emacs
5686 Lisp.  Rational numbers and complex numbers are not present,
5687 nor are large integers (all integers are ``fixnums'').  All
5688 arrays are one-dimensional.  There are no readtables or pathnames;
5689 streams are a set of existing data types rather than a new data
5690 type of their own.  Hash tables, random-states, structures, and
5691 packages (obarrays) are built from Lisp vectors or lists rather
5692 than being distinct types.
5693
5694 @item
5695 The Common Lisp Object System (CLOS) is not implemented,
5696 nor is the Common Lisp Condition System.
5697
5698 @item
5699 Common Lisp features that are completely redundant with Emacs
5700 Lisp features of a different name generally have not been
5701 implemented.  For example, Common Lisp writes @code{defconstant}
5702 where Emacs Lisp uses @code{defconst}.  Similarly, @code{make-list}
5703 takes its arguments in different ways in the two Lisps but does
5704 exactly the same thing, so this package has not bothered to
5705 implement a Common Lisp-style @code{make-list}.
5706
5707 @item
5708 A few more notable Common Lisp features not included in this
5709 package:  @code{compiler-let}, @code{tagbody}, @code{prog},
5710 @code{ldb/dpb}, @code{parse-integer}, @code{cerror}.
5711
5712 @item
5713 Recursion.  While recursion works in Emacs Lisp just like it
5714 does in Common Lisp, various details of the Emacs Lisp system
5715 and compiler make recursion much less efficient than it is in
5716 most Lisps.  Some schools of thought prefer to use recursion
5717 in Lisp over other techniques; they would sum a list of
5718 numbers using something like
5719
5720 @example
5721 (defun sum-list (list)
5722   (if list
5723       (+ (car list) (sum-list (cdr list)))
5724     0))
5725 @end example
5726
5727 @noindent
5728 where a more iteratively-minded programmer might write one of
5729 these forms:
5730
5731 @example
5732 (let ((total 0)) (dolist (x my-list) (incf total x)) total)
5733 (loop for x in my-list sum x)
5734 @end example
5735
5736 While this would be mainly a stylistic choice in most Common Lisps,
5737 in Emacs Lisp you should be aware that the iterative forms are
5738 much faster than recursion.  Also, Lisp programmers will want to
5739 note that the current Emacs Lisp compiler does not optimize tail
5740 recursion.
5741 @end itemize
5742
5743 @node Function Index, Variable Index, Porting Common Lisp, Top
5744 @unnumbered Function Index
5745
5746 @printindex fn
5747
5748 @node Variable Index, , Function Index, Top
5749 @unnumbered Variable Index
5750
5751 @printindex vr
5752
5753 @contents
5754 @bye