XEmacs 21.2.36 "Notos"
[chise/xemacs-chise.git.1] / man / internals / internals.texi
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename ../../info/internals.info
4 @settitle XEmacs Internals Manual
5 @c %**end of header
6
7 @ifinfo
8 @dircategory XEmacs Editor
9 @direntry
10 * Internals: (internals).       XEmacs Internals Manual.
11 @end direntry
12
13 Copyright @copyright{} 1992 - 1996 Ben Wing.
14 Copyright @copyright{} 1996, 1997 Sun Microsystems.
15 Copyright @copyright{} 1994 - 1998 Free Software Foundation.
16 Copyright @copyright{} 1994, 1995 Board of Trustees, University of Illinois.
17
18
19 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
20 manual provided the copyright notice and this permission notice are
21 preserved on all copies.
22
23 @ignore
24 Permission is granted to process this file through TeX and print the
25 results, provided the printed document carries copying permission notice
26 identical to this one except for the removal of this paragraph (this
27 paragraph not being relevant to the printed manual).
28
29 @end ignore
30 Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
31 manual under the conditions for verbatim copying, provided that the
32 entire resulting derived work is distributed under the terms of a
33 permission notice identical to this one.
34
35 Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
36 into another language, under the above conditions for modified versions,
37 except that this permission notice may be stated in a translation
38 approved by the Foundation.
39
40 Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
41 manual under the conditions for verbatim copying, provided also that the
42 section entitled ``GNU General Public License'' is included exactly as
43 in the original, and provided that the entire resulting derived work is
44 distributed under the terms of a permission notice identical to this
45 one.
46
47 Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
48 into another language, under the above conditions for modified versions,
49 except that the section entitled ``GNU General Public License'' may be
50 included in a translation approved by the Free Software Foundation
51 instead of in the original English.
52 @end ifinfo
53
54 @c Combine indices.
55 @synindex cp fn
56 @syncodeindex vr fn
57 @syncodeindex ky fn
58 @syncodeindex pg fn
59 @syncodeindex tp fn
60
61 @setchapternewpage odd
62 @finalout
63
64 @titlepage
65 @title XEmacs Internals Manual
66 @subtitle Version 1.3, August 1999
67
68 @author Ben Wing
69 @author Martin Buchholz
70 @author Hrvoje Niksic
71 @author Matthias Neubauer
72 @author Olivier Galibert
73 @page
74 @vskip 0pt plus 1fill
75
76 @noindent
77 Copyright @copyright{} 1992 - 1996 Ben Wing. @*
78 Copyright @copyright{} 1996, 1997 Sun Microsystems, Inc. @*
79 Copyright @copyright{} 1994 - 1998 Free Software Foundation. @*
80 Copyright @copyright{} 1994, 1995 Board of Trustees, University of Illinois.
81
82 @sp 2
83 Version 1.3 @*
84 August 1999.@*
85
86 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
87 manual provided the copyright notice and this permission notice are
88 preserved on all copies.
89
90 Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
91 manual under the conditions for verbatim copying, provided also that the
92 section entitled ``GNU General Public License'' is included
93 exactly as in the original, and provided that the entire resulting
94 derived work is distributed under the terms of a permission notice
95 identical to this one.
96
97 Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
98 into another language, under the above conditions for modified versions,
99 except that the section entitled ``GNU General Public License'' may be
100 included in a translation approved by the Free Software Foundation
101 instead of in the original English.
102 @end titlepage
103 @page
104
105 @node Top, A History of Emacs, (dir), (dir)
106
107 @ifinfo
108 This Info file contains v1.0 of the XEmacs Internals Manual.
109 @end ifinfo
110
111 @menu
112 * A History of Emacs::          Times, dates, important events.
113 * XEmacs From the Outside::     A broad conceptual overview.
114 * The Lisp Language::           An overview.
115 * XEmacs From the Perspective of Building::
116 * XEmacs From the Inside::
117 * The XEmacs Object System (Abstractly Speaking)::
118 * How Lisp Objects Are Represented in C::
119 * Rules When Writing New C Code::
120 * A Summary of the Various XEmacs Modules::
121 * Allocation of Objects in XEmacs Lisp::
122 * Dumping::
123 * Events and the Event Loop::
124 * Evaluation; Stack Frames; Bindings::
125 * Symbols and Variables::
126 * Buffers and Textual Representation::
127 * MULE Character Sets and Encodings::
128 * The Lisp Reader and Compiler::
129 * Lstreams::
130 * Consoles; Devices; Frames; Windows::
131 * The Redisplay Mechanism::
132 * Extents::
133 * Faces::
134 * Glyphs::
135 * Specifiers::
136 * Menus::
137 * Subprocesses::
138 * Interface to X Windows::
139 * Index::
140
141 @detailmenu
142
143 --- The Detailed Node Listing ---
144
145 A History of Emacs
146
147 * Through Version 18::          Unification prevails.
148 * Lucid Emacs::                 One version 19 Emacs.
149 * GNU Emacs 19::                The other version 19 Emacs.
150 * GNU Emacs 20::                The other version 20 Emacs.
151 * XEmacs::                      The continuation of Lucid Emacs.
152
153 Rules When Writing New C Code
154
155 * General Coding Rules::
156 * Writing Lisp Primitives::
157 * Adding Global Lisp Variables::
158 * Coding for Mule::
159 * Techniques for XEmacs Developers::
160
161 Coding for Mule
162
163 * Character-Related Data Types::
164 * Working With Character and Byte Positions::
165 * Conversion to and from External Data::
166 * General Guidelines for Writing Mule-Aware Code::
167 * An Example of Mule-Aware Code::
168
169 A Summary of the Various XEmacs Modules
170
171 * Low-Level Modules::
172 * Basic Lisp Modules::
173 * Modules for Standard Editing Operations::
174 * Editor-Level Control Flow Modules::
175 * Modules for the Basic Displayable Lisp Objects::
176 * Modules for other Display-Related Lisp Objects::
177 * Modules for the Redisplay Mechanism::
178 * Modules for Interfacing with the File System::
179 * Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System::
180 * Modules for Interfacing with the Operating System::
181 * Modules for Interfacing with X Windows::
182 * Modules for Internationalization::
183
184 Allocation of Objects in XEmacs Lisp
185
186 * Introduction to Allocation::
187 * Garbage Collection::
188 * GCPROing::
189 * Garbage Collection - Step by Step::
190 * Integers and Characters::
191 * Allocation from Frob Blocks::
192 * lrecords::
193 * Low-level allocation::
194 * Cons::
195 * Vector::
196 * Bit Vector::
197 * Symbol::
198 * Marker::
199 * String::
200 * Compiled Function::
201
202 Garbage Collection - Step by Step
203
204 * Invocation::
205 * garbage_collect_1::
206 * mark_object::
207 * gc_sweep::
208 * sweep_lcrecords_1::
209 * compact_string_chars::
210 * sweep_strings::
211 * sweep_bit_vectors_1::
212
213 Dumping
214
215 * Overview::
216 * Data descriptions::
217 * Dumping phase::
218 * Reloading phase::
219
220 Dumping phase
221
222 * Object inventory::
223 * Address allocation::
224 * The header::
225 * Data dumping::
226 * Pointers dumping::
227
228 Events and the Event Loop
229
230 * Introduction to Events::
231 * Main Loop::
232 * Specifics of the Event Gathering Mechanism::
233 * Specifics About the Emacs Event::
234 * The Event Stream Callback Routines::
235 * Other Event Loop Functions::
236 * Converting Events::
237 * Dispatching Events; The Command Builder::
238
239 Evaluation; Stack Frames; Bindings
240
241 * Evaluation::
242 * Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects::
243 * Simple Special Forms::
244 * Catch and Throw::
245
246 Symbols and Variables
247
248 * Introduction to Symbols::
249 * Obarrays::
250 * Symbol Values::
251
252 Buffers and Textual Representation
253
254 * Introduction to Buffers::     A buffer holds a block of text such as a file.
255 * The Text in a Buffer::        Representation of the text in a buffer.
256 * Buffer Lists::                Keeping track of all buffers.
257 * Markers and Extents::         Tagging locations within a buffer.
258 * Bufbytes and Emchars::        Representation of individual characters.
259 * The Buffer Object::           The Lisp object corresponding to a buffer.
260
261 MULE Character Sets and Encodings
262
263 * Character Sets::
264 * Encodings::
265 * Internal Mule Encodings::
266 * CCL::
267
268 Encodings
269
270 * Japanese EUC (Extended Unix Code)::
271 * JIS7::
272
273 Internal Mule Encodings
274
275 * Internal String Encoding::
276 * Internal Character Encoding::
277
278 Lstreams
279
280 * Creating an Lstream::         Creating an lstream object.
281 * Lstream Types::               Different sorts of things that are streamed.
282 * Lstream Functions::           Functions for working with lstreams.
283 * Lstream Methods::             Creating new lstream types.
284
285 Consoles; Devices; Frames; Windows
286
287 * Introduction to Consoles; Devices; Frames; Windows::
288 * Point::
289 * Window Hierarchy::
290 * The Window Object::
291
292 The Redisplay Mechanism
293
294 * Critical Redisplay Sections::
295 * Line Start Cache::
296 * Redisplay Piece by Piece::
297
298 Extents
299
300 * Introduction to Extents::     Extents are ranges over text, with properties.
301 * Extent Ordering::             How extents are ordered internally.
302 * Format of the Extent Info::   The extent information in a buffer or string.
303 * Zero-Length Extents::         A weird special case.
304 * Mathematics of Extent Ordering::  A rigorous foundation.
305 * Extent Fragments::            Cached information useful for redisplay.
306
307 @end detailmenu
308 @end menu
309
310 @node A History of Emacs, XEmacs From the Outside, Top, Top
311 @chapter A History of Emacs
312 @cindex history of Emacs
313 @cindex Hackers (Steven Levy)
314 @cindex Levy, Steven
315 @cindex ITS (Incompatible Timesharing System)
316 @cindex Stallman, Richard
317 @cindex RMS
318 @cindex MIT
319 @cindex TECO
320 @cindex FSF
321 @cindex Free Software Foundation
322
323   XEmacs is a powerful, customizable text editor and development
324 environment.  It began as Lucid Emacs, which was in turn derived from
325 GNU Emacs, a program written by Richard Stallman of the Free Software
326 Foundation.  GNU Emacs dates back to the 1970's, and was modelled
327 after a package called ``Emacs'', written in 1976, that was a set of
328 macros on top of TECO, an old, old text editor written at MIT on the
329 DEC PDP 10 under one of the earliest time-sharing operating systems,
330 ITS (Incompatible Timesharing System). (ITS dates back well before
331 Unix.) ITS, TECO, and Emacs were products of a group of people at MIT
332 who called themselves ``hackers'', who shared an idealistic belief
333 system about the free exchange of information and were fanatical in
334 their devotion to and time spent with computers. (The hacker
335 subculture dates back to the late 1950's at MIT and is described in
336 detail in Steven Levy's book @cite{Hackers}.  This book also includes
337 a lot of information about Stallman himself and the development of
338 Lisp, a programming language developed at MIT that underlies Emacs.)
339
340 @menu
341 * Through Version 18::          Unification prevails.
342 * Lucid Emacs::                 One version 19 Emacs.
343 * GNU Emacs 19::                The other version 19 Emacs.
344 * GNU Emacs 20::                The other version 20 Emacs.
345 * XEmacs::                      The continuation of Lucid Emacs.
346 @end menu
347
348 @node Through Version 18, Lucid Emacs, A History of Emacs, A History of Emacs
349 @section Through Version 18
350 @cindex Gosling, James
351 @cindex Great Usenet Renaming
352
353   Although the history of the early versions of GNU Emacs is unclear,
354 the history is well-known from the middle of 1985.  A time line is:
355
356 @itemize @bullet
357 @item
358 GNU Emacs version 15 (15.34) was released sometime in 1984 or 1985 and
359 shared some code with a version of Emacs written by James Gosling (the
360 same James Gosling who later created the Java language).
361 @item
362 GNU Emacs version 16 (first released version was 16.56) was released on
363 July 15, 1985.  All Gosling code was removed due to potential copyright
364 problems with the code.
365 @item
366 version 16.57: released on September 16, 1985.
367 @item
368 versions 16.58, 16.59: released on September 17, 1985.
369 @item
370 version 16.60: released on September 19, 1985.  These later version 16's
371 incorporated patches from the net, esp. for getting Emacs to work under
372 System V.
373 @item
374 version 17.36 (first official v17 release) released on December 20,
375 1985.  Included a TeX-able user manual.  First official unpatched
376 version that worked on vanilla System V machines.
377 @item
378 version 17.43 (second official v17 release) released on January 25,
379 1986.
380 @item
381 version 17.45 released on January 30, 1986.
382 @item
383 version 17.46 released on February 4, 1986.
384 @item
385 version 17.48 released on February 10, 1986.
386 @item
387 version 17.49 released on February 12, 1986.
388 @item
389 version 17.55 released on March 18, 1986.
390 @item
391 version 17.57 released on March 27, 1986.
392 @item
393 version 17.58 released on April 4, 1986.
394 @item
395 version 17.61 released on April 12, 1986.
396 @item
397 version 17.63 released on May 7, 1986.
398 @item
399 version 17.64 released on May 12, 1986.
400 @item
401 version 18.24 (a beta version) released on October 2, 1986.
402 @item
403 version 18.30 (a beta version) released on November 15, 1986.
404 @item
405 version 18.31 (a beta version) released on November 23, 1986.
406 @item
407 version 18.32 (a beta version) released on December 7, 1986.
408 @item
409 version 18.33 (a beta version) released on December 12, 1986.
410 @item
411 version 18.35 (a beta version) released on January 5, 1987.
412 @item
413 version 18.36 (a beta version) released on January 21, 1987.
414 @item
415 January 27, 1987: The Great Usenet Renaming.  net.emacs is now
416 comp.emacs.
417 @item
418 version 18.37 (a beta version) released on February 12, 1987.
419 @item
420 version 18.38 (a beta version) released on March 3, 1987.
421 @item
422 version 18.39 (a beta version) released on March 14, 1987.
423 @item
424 version 18.40 (a beta version) released on March 18, 1987.
425 @item
426 version 18.41 (the first ``official'' release) released on March 22,
427 1987.
428 @item
429 version 18.45 released on June 2, 1987.
430 @item
431 version 18.46 released on June 9, 1987.
432 @item
433 version 18.47 released on June 18, 1987.
434 @item
435 version 18.48 released on September 3, 1987.
436 @item
437 version 18.49 released on September 18, 1987.
438 @item
439 version 18.50 released on February 13, 1988.
440 @item
441 version 18.51 released on May 7, 1988.
442 @item
443 version 18.52 released on September 1, 1988.
444 @item
445 version 18.53 released on February 24, 1989.
446 @item
447 version 18.54 released on April 26, 1989.
448 @item
449 version 18.55 released on August 23, 1989.  This is the earliest version
450 that is still available by FTP.
451 @item
452 version 18.56 released on January 17, 1991.
453 @item
454 version 18.57 released late January, 1991.
455 @item
456 version 18.58 released ?????.
457 @item
458 version 18.59 released October 31, 1992.
459 @end itemize
460
461 @node Lucid Emacs, GNU Emacs 19, Through Version 18, A History of Emacs
462 @section Lucid Emacs
463 @cindex Lucid Emacs
464 @cindex Lucid Inc.
465 @cindex Energize
466 @cindex Epoch
467
468   Lucid Emacs was developed by the (now-defunct) Lucid Inc., a maker of
469 C++ and Lisp development environments.  It began when Lucid decided they
470 wanted to use Emacs as the editor and cornerstone of their C++
471 development environment (called ``Energize'').  They needed many features
472 that were not available in the existing version of GNU Emacs (version
473 18.5something), in particular good and integrated support for GUI
474 elements such as mouse support, multiple fonts, multiple window-system
475 windows, etc.  A branch of GNU Emacs called Epoch, written at the
476 University of Illinois, existed that supplied many of these features;
477 however, Lucid needed more than what existed in Epoch.  At the time, the
478 Free Software Foundation was working on version 19 of Emacs (this was
479 sometime around 1991), which was planned to have similar features, and
480 so Lucid decided to work with the Free Software Foundation.  Their plan
481 was to add features that they needed, and coordinate with the FSF so
482 that the features would get included back into Emacs version 19.
483
484   Delays in the release of version 19 occurred, however (resulting in it
485 finally being released more than a year after what was initially
486 planned), and Lucid encountered unexpected technical resistance in
487 getting their changes merged back into version 19, so they decided to
488 release their own version of Emacs, which became Lucid Emacs 19.0.
489
490 @cindex Zawinski, Jamie
491 @cindex Sexton, Harlan
492 @cindex Benson, Eric
493 @cindex Devin, Matthieu
494   The initial authors of Lucid Emacs were Matthieu Devin, Harlan Sexton,
495 and Eric Benson, and the work was later taken over by Jamie Zawinski,
496 who became ``Mr. Lucid Emacs'' for many releases.
497
498   A time line for Lucid Emacs/XEmacs is
499
500 @itemize @bullet
501 @item
502 version 19.0 shipped with Energize 1.0, April 1992.
503 @item
504 version 19.1 released June 4, 1992.
505 @item
506 version 19.2 released June 19, 1992.
507 @item
508 version 19.3 released September 9, 1992.
509 @item
510 version 19.4 released January 21, 1993.
511 @item
512 version 19.5 was a repackaging of 19.4 with a few bug fixes and
513 shipped with Energize 2.0.  Never released to the net.
514 @item
515 version 19.6 released April 9, 1993.
516 @item
517 version 19.7 was a repackaging of 19.6 with a few bug fixes and
518 shipped with Energize 2.1.  Never released to the net.
519 @item
520 version 19.8 released September 6, 1993.
521 @item
522 version 19.9 released January 12, 1994.
523 @item
524 version 19.10 released May 27, 1994.
525 @item
526 version 19.11 (first XEmacs) released September 13, 1994.
527 @item
528 version 19.12 released June 23, 1995.
529 @item
530 version 19.13 released September 1, 1995.
531 @item
532 version 19.14 released June 23, 1996.
533 @item
534 version 20.0 released February 9, 1997.
535 @item
536 version 19.15 released March 28, 1997.
537 @item
538 version 20.1 (not released to the net) April 15, 1997.
539 @item
540 version 20.2 released May 16, 1997.
541 @item
542 version 19.16 released October 31, 1997.
543 @item
544 version 20.3 (the first stable version of XEmacs 20.x) released November 30,
545 1997.
546 version 20.4 released February 28, 1998.
547 @end itemize
548
549 @node GNU Emacs 19, GNU Emacs 20, Lucid Emacs, A History of Emacs
550 @section GNU Emacs 19
551 @cindex GNU Emacs 19
552 @cindex FSF Emacs
553
554   About a year after the initial release of Lucid Emacs, the FSF
555 released a beta of their version of Emacs 19 (referred to here as ``GNU
556 Emacs'').  By this time, the current version of Lucid Emacs was
557 19.6. (Strangely, the first released beta from the FSF was GNU Emacs
558 19.7.) A time line for GNU Emacs version 19 is
559
560 @itemize @bullet
561 @item
562 version 19.8 (beta) released May 27, 1993.
563 @item
564 version 19.9 (beta) released May 27, 1993.
565 @item
566 version 19.10 (beta) released May 30, 1993.
567 @item
568 version 19.11 (beta) released June 1, 1993.
569 @item
570 version 19.12 (beta) released June 2, 1993.
571 @item
572 version 19.13 (beta) released June 8, 1993.
573 @item
574 version 19.14 (beta) released June 17, 1993.
575 @item
576 version 19.15 (beta) released June 19, 1993.
577 @item
578 version 19.16 (beta) released July 6, 1993.
579 @item
580 version 19.17 (beta) released late July, 1993.
581 @item
582 version 19.18 (beta) released August 9, 1993.
583 @item
584 version 19.19 (beta) released August 15, 1993.
585 @item
586 version 19.20 (beta) released November 17, 1993.
587 @item
588 version 19.21 (beta) released November 17, 1993.
589 @item
590 version 19.22 (beta) released November 28, 1993.
591 @item
592 version 19.23 (beta) released May 17, 1994.
593 @item
594 version 19.24 (beta) released May 16, 1994.
595 @item
596 version 19.25 (beta) released June 3, 1994.
597 @item
598 version 19.26 (beta) released September 11, 1994.
599 @item
600 version 19.27 (beta) released September 14, 1994.
601 @item
602 version 19.28 (first ``official'' release) released November 1, 1994.
603 @item
604 version 19.29 released June 21, 1995.
605 @item
606 version 19.30 released November 24, 1995.
607 @item
608 version 19.31 released May 25, 1996.
609 @item
610 version 19.32 released July 31, 1996.
611 @item
612 version 19.33 released August 11, 1996.
613 @item
614 version 19.34 released August 21, 1996.
615 @item
616 version 19.34b released September 6, 1996.
617 @end itemize
618
619 @cindex Mlynarik, Richard
620   In some ways, GNU Emacs 19 was better than Lucid Emacs; in some ways,
621 worse.  Lucid soon began incorporating features from GNU Emacs 19 into
622 Lucid Emacs; the work was mostly done by Richard Mlynarik, who had been
623 working on and using GNU Emacs for a long time (back as far as version
624 16 or 17).
625
626 @node GNU Emacs 20, XEmacs, GNU Emacs 19, A History of Emacs
627 @section GNU Emacs 20
628 @cindex GNU Emacs 20
629 @cindex FSF Emacs
630
631 On February 2, 1997 work began on GNU Emacs to integrate Mule.  The first
632 release was made in September of that year.
633
634 A timeline for Emacs 20 is
635
636 @itemize @bullet
637 @item
638 version 20.1 released September 17, 1997.
639 @item
640 version 20.2 released September 20, 1997.
641 @item
642 version 20.3 released August 19, 1998.
643 @end itemize
644
645 @node XEmacs,  , GNU Emacs 20, A History of Emacs
646 @section XEmacs
647 @cindex XEmacs
648
649 @cindex Sun Microsystems
650 @cindex University of Illinois
651 @cindex Illinois, University of
652 @cindex SPARCWorks
653 @cindex Andreessen, Marc
654 @cindex Baur, Steve
655 @cindex Buchholz, Martin
656 @cindex Kaplan, Simon
657 @cindex Wing, Ben
658 @cindex Thompson, Chuck
659 @cindex Win-Emacs
660 @cindex Epoch
661 @cindex Amdahl Corporation
662   Around the time that Lucid was developing Energize, Sun Microsystems
663 was developing their own development environment (called ``SPARCWorks'')
664 and also decided to use Emacs.  They joined forces with the Epoch team
665 at the University of Illinois and later with Lucid.  The maintainer of
666 the last-released version of Epoch was Marc Andreessen, but he dropped
667 out and the Epoch project, headed by Simon Kaplan, lured Chuck Thompson
668 away from a system administration job to become the primary Lucid Emacs
669 author for Epoch and Sun.  Chuck's area of specialty became the
670 redisplay engine (he replaced the old Lucid Emacs redisplay engine with
671 a ported version from Epoch and then later rewrote it from scratch).
672 Sun also hired Ben Wing (the author of Win-Emacs, a port of Lucid Emacs
673 to Microsoft Windows 3.1) in 1993, for what was initially a one-month
674 contract to fix some event problems but later became a many-year
675 involvement, punctuated by a six-month contract with Amdahl Corporation.
676
677 @cindex rename to XEmacs
678   In 1994, Sun and Lucid agreed to rename Lucid Emacs to XEmacs (a name
679 not favorable to either company); the first release called XEmacs was
680 version 19.11.  In June 1994, Lucid folded and Jamie quit to work for
681 the newly formed Mosaic Communications Corp., later Netscape
682 Communications Corp. (co-founded by the same Marc Andreessen, who had
683 quit his Epoch job to work on a graphical browser for the World Wide
684 Web).  Chuck then become the primary maintainer of XEmacs, and put out
685 versions 19.11 through 19.14 in conjunction with Ben.  For 19.12 and
686 19.13, Chuck added the new redisplay and many other display improvements
687 and Ben added MULE support (support for Asian and other languages) and
688 redesigned most of the internal Lisp subsystems to better support the
689 MULE work and the various other features being added to XEmacs.  After
690 19.14 Chuck retired as primary maintainer and Steve Baur stepped in.
691
692 @cindex MULE merged XEmacs appears
693   Soon after 19.13 was released, work began in earnest on the MULE
694 internationalization code and the source tree was divided into two
695 development paths.  The MULE version was initially called 19.20, but was
696 soon renamed to 20.0.  In 1996 Martin Buchholz of Sun Microsystems took
697 over the care and feeding of it and worked on it in parallel with the
698 19.14 development that was occurring at the same time.  After much work
699 by Martin, it was decided to release 20.0 ahead of 19.15 in February
700 1997.  The source tree remained divided until 20.2 when the version 19
701 source was finally retired at version 19.16.
702
703 @cindex Baur, Steve
704 @cindex Buchholz, Martin
705 @cindex Jones, Kyle
706 @cindex Niksic, Hrvoje
707 @cindex XEmacs goes it alone
708   In 1997, Sun finally dropped all pretense of support for XEmacs and
709 Martin Buchholz left the company in November.  Since then, and mostly
710 for the previous year, because Steve Baur was never paid to work on
711 XEmacs, XEmacs has existed solely on the contributions of volunteers
712 from the Free Software Community.  Starting from 1997, Hrvoje Niksic and
713 Kyle Jones have figured prominently in XEmacs development.
714
715 @cindex merging attempts
716   Many attempts have been made to merge XEmacs and GNU Emacs, but they
717 have consistently failed.
718
719   A more detailed history is contained in the XEmacs About page.
720
721 @node XEmacs From the Outside, The Lisp Language, A History of Emacs, Top
722 @chapter XEmacs From the Outside
723 @cindex read-eval-print
724
725   XEmacs appears to the outside world as an editor, but it is really a
726 Lisp environment.  At its heart is a Lisp interpreter; it also
727 ``happens'' to contain many specialized object types (e.g. buffers,
728 windows, frames, events) that are useful for implementing an editor.
729 Some of these objects (in particular windows and frames) have
730 displayable representations, and XEmacs provides a function
731 @code{redisplay()} that ensures that the display of all such objects
732 matches their internal state.  Most of the time, a standard Lisp
733 environment is in a @dfn{read-eval-print} loop---i.e. ``read some Lisp
734 code, execute it, and print the results''.  XEmacs has a similar loop:
735
736 @itemize @bullet
737 @item
738 read an event
739 @item
740 dispatch the event (i.e. ``do it'')
741 @item
742 redisplay
743 @end itemize
744
745   Reading an event is done using the Lisp function @code{next-event},
746 which waits for something to happen (typically, the user presses a key
747 or moves the mouse) and returns an event object describing this.
748 Dispatching an event is done using the Lisp function
749 @code{dispatch-event}, which looks up the event in a keymap object (a
750 particular kind of object that associates an event with a Lisp function)
751 and calls that function.  The function ``does'' what the user has
752 requested by changing the state of particular frame objects, buffer
753 objects, etc.  Finally, @code{redisplay()} is called, which updates the
754 display to reflect those changes just made.  Thus is an ``editor'' born.
755
756 @cindex bridge, playing
757 @cindex taxes, doing
758 @cindex pi, calculating
759   Note that you do not have to use XEmacs as an editor; you could just
760 as well make it do your taxes, compute pi, play bridge, etc.  You'd just
761 have to write functions to do those operations in Lisp.
762
763 @node The Lisp Language, XEmacs From the Perspective of Building, XEmacs From the Outside, Top
764 @chapter The Lisp Language
765 @cindex Lisp vs. C
766 @cindex C vs. Lisp
767 @cindex Lisp vs. Java
768 @cindex Java vs. Lisp
769 @cindex dynamic scoping
770 @cindex scoping, dynamic
771 @cindex dynamic types
772 @cindex types, dynamic
773 @cindex Java
774 @cindex Common Lisp
775 @cindex Gosling, James
776
777   Lisp is a general-purpose language that is higher-level than C and in
778 many ways more powerful than C.  Powerful dialects of Lisp such as
779 Common Lisp are probably much better languages for writing very large
780 applications than is C. (Unfortunately, for many non-technical
781 reasons C and its successor C++ have become the dominant languages for
782 application development.  These languages are both inadequate for
783 extremely large applications, which is evidenced by the fact that newer,
784 larger programs are becoming ever harder to write and are requiring ever
785 more programmers despite great increases in C development environments;
786 and by the fact that, although hardware speeds and reliability have been
787 growing at an exponential rate, most software is still generally
788 considered to be slow and buggy.)
789
790   The new Java language holds promise as a better general-purpose
791 development language than C.  Java has many features in common with
792 Lisp that are not shared by C (this is not a coincidence, since
793 Java was designed by James Gosling, a former Lisp hacker).  This
794 will be discussed more later.
795
796 For those used to C, here is a summary of the basic differences between
797 C and Lisp:
798
799 @enumerate
800 @item
801 Lisp has an extremely regular syntax.  Every function, expression,
802 and control statement is written in the form
803
804 @example
805    (@var{func} @var{arg1} @var{arg2} ...)
806 @end example
807
808 This is as opposed to C, which writes functions as
809
810 @example
811    func(@var{arg1}, @var{arg2}, ...)
812 @end example
813
814 but writes expressions involving operators as (e.g.)
815
816 @example
817    @var{arg1} + @var{arg2}
818 @end example
819
820 and writes control statements as (e.g.)
821
822 @example
823    while (@var{expr}) @{ @var{statement1}; @var{statement2}; ... @}
824 @end example
825
826 Lisp equivalents of the latter two would be
827
828 @example
829    (+ @var{arg1} @var{arg2} ...)
830 @end example
831
832 and
833
834 @example
835    (while @var{expr} @var{statement1} @var{statement2} ...)
836 @end example
837
838 @item
839 Lisp is a safe language.  Assuming there are no bugs in the Lisp
840 interpreter/compiler, it is impossible to write a program that ``core
841 dumps'' or otherwise causes the machine to execute an illegal
842 instruction.  This is very different from C, where perhaps the most
843 common outcome of a bug is exactly such a crash.  A corollary of this is that
844 the C operation of casting a pointer is impossible (and unnecessary) in
845 Lisp, and that it is impossible to access memory outside the bounds of
846 an array.
847
848 @item
849 Programs and data are written in the same form.  The
850 parenthesis-enclosing form described above for statements is the same
851 form used for the most common data type in Lisp, the list.  Thus, it is
852 possible to represent any Lisp program using Lisp data types, and for
853 one program to construct Lisp statements and then dynamically
854 @dfn{evaluate} them, or cause them to execute.
855
856 @item
857 All objects are @dfn{dynamically typed}.  This means that part of every
858 object is an indication of what type it is.  A Lisp program can
859 manipulate an object without knowing what type it is, and can query an
860 object to determine its type.  This means that, correspondingly,
861 variables and function parameters can hold objects of any type and are
862 not normally declared as being of any particular type.  This is opposed
863 to the @dfn{static typing} of C, where variables can hold exactly one
864 type of object and must be declared as such, and objects do not contain
865 an indication of their type because it's implicit in the variables they
866 are stored in.  It is possible in C to have a variable hold different
867 types of objects (e.g. through the use of @code{void *} pointers or
868 variable-argument functions), but the type information must then be
869 passed explicitly in some other fashion, leading to additional program
870 complexity.
871
872 @item
873 Allocated memory is automatically reclaimed when it is no longer in use.
874 This operation is called @dfn{garbage collection} and involves looking
875 through all variables to see what memory is being pointed to, and
876 reclaiming any memory that is not pointed to and is thus
877 ``inaccessible'' and out of use.  This is as opposed to C, in which
878 allocated memory must be explicitly reclaimed using @code{free()}.  If
879 you simply drop all pointers to memory without freeing it, it becomes
880 ``leaked'' memory that still takes up space.  Over a long period of
881 time, this can cause your program to grow and grow until it runs out of
882 memory.
883
884 @item
885 Lisp has built-in facilities for handling errors and exceptions.  In C,
886 when an error occurs, usually either the program exits entirely or the
887 routine in which the error occurs returns a value indicating this.  If
888 an error occurs in a deeply-nested routine, then every routine currently
889 called must unwind itself normally and return an error value back up to
890 the next routine.  This means that every routine must explicitly check
891 for an error in all the routines it calls; if it does not do so,
892 unexpected and often random behavior results.  This is an extremely
893 common source of bugs in C programs.  An alternative would be to do a
894 non-local exit using @code{longjmp()}, but that is often very dangerous
895 because the routines that were exited past had no opportunity to clean
896 up after themselves and may leave things in an inconsistent state,
897 causing a crash shortly afterwards.
898
899 Lisp provides mechanisms to make such non-local exits safe.  When an
900 error occurs, a routine simply signals that an error of a particular
901 class has occurred, and a non-local exit takes place.  Any routine can
902 trap errors occurring in routines it calls by registering an error
903 handler for some or all classes of errors. (If no handler is registered,
904 a default handler, generally installed by the top-level event loop, is
905 executed; this prints out the error and continues.) Routines can also
906 specify cleanup code (called an @dfn{unwind-protect}) that will be
907 called when control exits from a block of code, no matter how that exit
908 occurs---i.e. even if a function deeply nested below it causes a
909 non-local exit back to the top level.
910
911 Note that this facility has appeared in some recent vintages of C, in
912 particular Visual C++ and other PC compilers written for the Microsoft
913 Win32 API.
914
915 @item
916 In Emacs Lisp, local variables are @dfn{dynamically scoped}.  This means
917 that if you declare a local variable in a particular function, and then
918 call another function, that subfunction can ``see'' the local variable
919 you declared.  This is actually considered a bug in Emacs Lisp and in
920 all other early dialects of Lisp, and was corrected in Common Lisp. (In
921 Common Lisp, you can still declare dynamically scoped variables if you
922 want to---they are sometimes useful---but variables by default are
923 @dfn{lexically scoped} as in C.)
924 @end enumerate
925
926 For those familiar with Lisp, Emacs Lisp is modelled after MacLisp, an
927 early dialect of Lisp developed at MIT (no relation to the Macintosh
928 computer).  There is a Common Lisp compatibility package available for
929 Emacs that provides many of the features of Common Lisp.
930
931 The Java language is derived in many ways from C, and shares a similar
932 syntax, but has the following features in common with Lisp (and different
933 from C):
934
935 @enumerate
936 @item
937 Java is a safe language, like Lisp.
938 @item
939 Java provides garbage collection, like Lisp.
940 @item
941 Java has built-in facilities for handling errors and exceptions, like
942 Lisp.
943 @item
944 Java has a type system that combines the best advantages of both static
945 and dynamic typing.  Objects (except very simple types) are explicitly
946 marked with their type, as in dynamic typing; but there is a hierarchy
947 of types and functions are declared to accept only certain types, thus
948 providing the increased compile-time error-checking of static typing.
949 @end enumerate
950
951 The Java language also has some negative attributes:
952
953 @enumerate
954 @item
955 Java uses the edit/compile/run model of software development.  This
956 makes it hard to use interactively.  For example, to use Java like
957 @code{bc} it is necessary to write a special purpose, albeit tiny,
958 application.  In Emacs Lisp, a calculator comes built-in without any
959 effort - one can always just type an expression in the @code{*scratch*}
960 buffer.
961 @item
962 Java tries too hard to enforce, not merely enable, portability, making
963 ordinary access to standard OS facilities painful.  Java has an
964 @dfn{agenda}.  I think this is why @code{chdir} is not part of standard
965 Java, which is inexcusable.
966 @end enumerate
967
968 Unfortunately, there is no perfect language.  Static typing allows a
969 compiler to catch programmer errors and produce more efficient code, but
970 makes programming more tedious and less fun.  For the foreseeable future,
971 an Ideal Editing and Programming Environment (and that is what XEmacs
972 aspires to) will be programmable in multiple languages: high level ones
973 like Lisp for user customization and prototyping, and lower level ones
974 for infrastructure and industrial strength applications.  If I had my
975 way, XEmacs would be friendly towards the Python, Scheme, C++, ML,
976 etc... communities.  But there are serious technical difficulties to
977 achieving that goal.
978
979 The word @dfn{application} in the previous paragraph was used
980 intentionally.  XEmacs implements an API for programs written in Lisp
981 that makes it a full-fledged application platform, very much like an OS
982 inside the real OS.
983
984 @node XEmacs From the Perspective of Building, XEmacs From the Inside, The Lisp Language, Top
985 @chapter XEmacs From the Perspective of Building
986
987 The heart of XEmacs is the Lisp environment, which is written in C.
988 This is contained in the @file{src/} subdirectory.  Underneath
989 @file{src/} are two subdirectories of header files: @file{s/} (header
990 files for particular operating systems) and @file{m/} (header files for
991 particular machine types).  In practice the distinction between the two
992 types of header files is blurred.  These header files define or undefine
993 certain preprocessor constants and macros to indicate particular
994 characteristics of the associated machine or operating system.  As part
995 of the configure process, one @file{s/} file and one @file{m/} file is
996 identified for the particular environment in which XEmacs is being
997 built.
998
999 XEmacs also contains a great deal of Lisp code.  This implements the
1000 operations that make XEmacs useful as an editor as well as just a Lisp
1001 environment, and also contains many add-on packages that allow XEmacs to
1002 browse directories, act as a mail and Usenet news reader, compile Lisp
1003 code, etc.  There is actually more Lisp code than C code associated with
1004 XEmacs, but much of the Lisp code is peripheral to the actual operation
1005 of the editor.  The Lisp code all lies in subdirectories underneath the
1006 @file{lisp/} directory.
1007
1008 The @file{lwlib/} directory contains C code that implements a
1009 generalized interface onto different X widget toolkits and also
1010 implements some widgets of its own that behave like Motif widgets but
1011 are faster, free, and in some cases more powerful.  The code in this
1012 directory compiles into a library and is mostly independent from XEmacs.
1013
1014 The @file{etc/} directory contains various data files associated with
1015 XEmacs.  Some of them are actually read by XEmacs at startup; others
1016 merely contain useful information of various sorts.
1017
1018 The @file{lib-src/} directory contains C code for various auxiliary
1019 programs that are used in connection with XEmacs.  Some of them are used
1020 during the build process; others are used to perform certain functions
1021 that cannot conveniently be placed in the XEmacs executable (e.g. the
1022 @file{movemail} program for fetching mail out of @file{/var/spool/mail},
1023 which must be setgid to @file{mail} on many systems; and the
1024 @file{gnuclient} program, which allows an external script to communicate
1025 with a running XEmacs process).
1026
1027 The @file{man/} directory contains the sources for the XEmacs
1028 documentation.  It is mostly in a form called Texinfo, which can be
1029 converted into either a printed document (by passing it through @TeX{})
1030 or into on-line documentation called @dfn{info files}.
1031
1032 The @file{info/} directory contains the results of formatting the XEmacs
1033 documentation as @dfn{info files}, for on-line use.  These files are
1034 used when you enter the Info system using @kbd{C-h i} or through the
1035 Help menu.
1036
1037 The @file{dynodump/} directory contains auxiliary code used to build
1038 XEmacs on Solaris platforms.
1039
1040 The other directories contain various miscellaneous code and information
1041 that is not normally used or needed.
1042
1043 The first step of building involves running the @file{configure} program
1044 and passing it various parameters to specify any optional features you
1045 want and compiler arguments and such, as described in the @file{INSTALL}
1046 file.  This determines what the build environment is, chooses the
1047 appropriate @file{s/} and @file{m/} file, and runs a series of tests to
1048 determine many details about your environment, such as which library
1049 functions are available and exactly how they work.  The reason for
1050 running these tests is that it allows XEmacs to be compiled on a much
1051 wider variety of platforms than those that the XEmacs developers happen
1052 to be familiar with, including various sorts of hybrid platforms.  This
1053 is especially important now that many operating systems give you a great
1054 deal of control over exactly what features you want installed, and allow
1055 for easy upgrading of parts of a system without upgrading the rest.  It
1056 would be impossible to pre-determine and pre-specify the information for
1057 all possible configurations.
1058
1059 In fact, the @file{s/} and @file{m/} files are basically @emph{evil},
1060 since they contain unmaintainable platform-specific hard-coded
1061 information.  XEmacs has been moving in the direction of having all
1062 system-specific information be determined dynamically by
1063 @file{configure}.  Perhaps someday we can @code{rm -rf src/s src/m}.
1064
1065 When configure is done running, it generates @file{Makefile}s and
1066 @file{GNUmakefile}s and the file @file{src/config.h} (which describes
1067 the features of your system) from template files.  You then run
1068 @file{make}, which compiles the auxiliary code and programs in
1069 @file{lib-src/} and @file{lwlib/} and the main XEmacs executable in
1070 @file{src/}.  The result of compiling and linking is an executable
1071 called @file{temacs}, which is @emph{not} the final XEmacs executable.
1072 @file{temacs} by itself is not intended to function as an editor or even
1073 display any windows on the screen, and if you simply run it, it will
1074 exit immediately.  The @file{Makefile} runs @file{temacs} with certain
1075 options that cause it to initialize itself, read in a number of basic
1076 Lisp files, and then dump itself out into a new executable called
1077 @file{xemacs}.  This new executable has been pre-initialized and
1078 contains pre-digested Lisp code that is necessary for the editor to
1079 function (this includes most basic editing functions,
1080 e.g. @code{kill-line}, that can be defined in terms of other Lisp
1081 primitives; some initialization code that is called when certain
1082 objects, such as frames, are created; and all of the standard
1083 keybindings and code for the actions they result in).  This executable,
1084 @file{xemacs}, is the executable that you run to use the XEmacs editor.
1085
1086 Although @file{temacs} is not intended to be run as an editor, it can,
1087 by using the incantation @code{temacs -batch -l loadup.el run-temacs}.
1088 This is useful when the dumping procedure described above is broken, or
1089 when using certain program debugging tools such as Purify.  These tools
1090 get mighty confused by the tricks played by the XEmacs build process,
1091 such as allocation memory in one process, and freeing it in the next.
1092
1093 @node XEmacs From the Inside, The XEmacs Object System (Abstractly Speaking), XEmacs From the Perspective of Building, Top
1094 @chapter XEmacs From the Inside
1095
1096 Internally, XEmacs is quite complex, and can be very confusing.  To
1097 simplify things, it can be useful to think of XEmacs as containing an
1098 event loop that ``drives'' everything, and a number of other subsystems,
1099 such as a Lisp engine and a redisplay mechanism.  Each of these other
1100 subsystems exists simultaneously in XEmacs, and each has a certain
1101 state.  The flow of control continually passes in and out of these
1102 different subsystems in the course of normal operation of the editor.
1103
1104 It is important to keep in mind that, most of the time, the editor is
1105 ``driven'' by the event loop.  Except during initialization and batch
1106 mode, all subsystems are entered directly or indirectly through the
1107 event loop, and ultimately, control exits out of all subsystems back up
1108 to the event loop.  This cycle of entering a subsystem, exiting back out
1109 to the event loop, and starting another iteration of the event loop
1110 occurs once each keystroke, mouse motion, etc.
1111
1112 If you're trying to understand a particular subsystem (other than the
1113 event loop), think of it as a ``daemon'' process or ``servant'' that is
1114 responsible for one particular aspect of a larger system, and
1115 periodically receives commands or environment changes that cause it to
1116 do something.  Ultimately, these commands and environment changes are
1117 always triggered by the event loop.  For example:
1118
1119 @itemize @bullet
1120 @item
1121 The window and frame mechanism is responsible for keeping track of what
1122 windows and frames exist, what buffers are in them, etc.  It is
1123 periodically given commands (usually from the user) to make a change to
1124 the current window/frame state: i.e. create a new frame, delete a
1125 window, etc.
1126
1127 @item
1128 The buffer mechanism is responsible for keeping track of what buffers
1129 exist and what text is in them.  It is periodically given commands
1130 (usually from the user) to insert or delete text, create a buffer, etc.
1131 When it receives a text-change command, it notifies the redisplay
1132 mechanism.
1133
1134 @item
1135 The redisplay mechanism is responsible for making sure that windows and
1136 frames are displayed correctly.  It is periodically told (by the event
1137 loop) to actually ``do its job'', i.e. snoop around and see what the
1138 current state of the environment (mostly of the currently-existing
1139 windows, frames, and buffers) is, and make sure that that state matches
1140 what's actually displayed.  It keeps lots and lots of information around
1141 (such as what is actually being displayed currently, and what the
1142 environment was last time it checked) so that it can minimize the work
1143 it has to do.  It is also helped along in that whenever a relevant
1144 change to the environment occurs, the redisplay mechanism is told about
1145 this, so it has a pretty good idea of where it has to look to find
1146 possible changes and doesn't have to look everywhere.
1147
1148 @item
1149 The Lisp engine is responsible for executing the Lisp code in which most
1150 user commands are written.  It is entered through a call to @code{eval}
1151 or @code{funcall}, which occurs as a result of dispatching an event from
1152 the event loop.  The functions it calls issue commands to the buffer
1153 mechanism, the window/frame subsystem, etc.
1154
1155 @item
1156 The Lisp allocation subsystem is responsible for keeping track of Lisp
1157 objects.  It is given commands from the Lisp engine to allocate objects,
1158 garbage collect, etc.
1159 @end itemize
1160
1161 etc.
1162
1163   The important idea here is that there are a number of independent
1164 subsystems each with its own responsibility and persistent state, just
1165 like different employees in a company, and each subsystem is
1166 periodically given commands from other subsystems.  Commands can flow
1167 from any one subsystem to any other, but there is usually some sort of
1168 hierarchy, with all commands originating from the event subsystem.
1169
1170   XEmacs is entered in @code{main()}, which is in @file{emacs.c}.  When
1171 this is called the first time (in a properly-invoked @file{temacs}), it
1172 does the following:
1173
1174 @enumerate
1175 @item
1176 It does some very basic environment initializations, such as determining
1177 where it and its directories (e.g. @file{lisp/} and @file{etc/}) reside
1178 and setting up signal handlers.
1179 @item
1180 It initializes the entire Lisp interpreter.
1181 @item
1182 It sets the initial values of many built-in variables (including many
1183 variables that are visible to Lisp programs), such as the global keymap
1184 object and the built-in faces (a face is an object that describes the
1185 display characteristics of text).  This involves creating Lisp objects
1186 and thus is dependent on step (2).
1187 @item
1188 It performs various other initializations that are relevant to the
1189 particular environment it is running in, such as retrieving environment
1190 variables, determining the current date and the user who is running the
1191 program, examining its standard input, creating any necessary file
1192 descriptors, etc.
1193 @item
1194 At this point, the C initialization is complete.  A Lisp program that
1195 was specified on the command line (usually @file{loadup.el}) is called
1196 (temacs is normally invoked as @code{temacs -batch -l loadup.el dump}).
1197 @file{loadup.el} loads all of the other Lisp files that are needed for
1198 the operation of the editor, calls the @code{dump-emacs} function to
1199 write out @file{xemacs}, and then kills the temacs process.
1200 @end enumerate
1201
1202   When @file{xemacs} is then run, it only redoes steps (1) and (4)
1203 above; all variables already contain the values they were set to when
1204 the executable was dumped, and all memory that was allocated with
1205 @code{malloc()} is still around. (XEmacs knows whether it is being run
1206 as @file{xemacs} or @file{temacs} because it sets the global variable
1207 @code{initialized} to 1 after step (4) above.) At this point,
1208 @file{xemacs} calls a Lisp function to do any further initialization,
1209 which includes parsing the command-line (the C code can only do limited
1210 command-line parsing, which includes looking for the @samp{-batch} and
1211 @samp{-l} flags and a few other flags that it needs to know about before
1212 initialization is complete), creating the first frame (or @dfn{window}
1213 in standard window-system parlance), running the user's init file
1214 (usually the file @file{.emacs} in the user's home directory), etc.  The
1215 function to do this is usually called @code{normal-top-level};
1216 @file{loadup.el} tells the C code about this function by setting its
1217 name as the value of the Lisp variable @code{top-level}.
1218
1219   When the Lisp initialization code is done, the C code enters the event
1220 loop, and stays there for the duration of the XEmacs process.  The code
1221 for the event loop is contained in @file{cmdloop.c}, and is called
1222 @code{Fcommand_loop_1()}.  Note that this event loop could very well be
1223 written in Lisp, and in fact a Lisp version exists; but apparently,
1224 doing this makes XEmacs run noticeably slower.
1225
1226   Notice how much of the initialization is done in Lisp, not in C.
1227 In general, XEmacs tries to move as much code as is possible
1228 into Lisp.  Code that remains in C is code that implements the
1229 Lisp interpreter itself, or code that needs to be very fast, or
1230 code that needs to do system calls or other such stuff that
1231 needs to be done in C, or code that needs to have access to
1232 ``forbidden'' structures. (One conscious aspect of the design of
1233 Lisp under XEmacs is a clean separation between the external
1234 interface to a Lisp object's functionality and its internal
1235 implementation.  Part of this design is that Lisp programs
1236 are forbidden from accessing the contents of the object other
1237 than through using a standard API.  In this respect, XEmacs Lisp
1238 is similar to modern Lisp dialects but differs from GNU Emacs,
1239 which tends to expose the implementation and allow Lisp
1240 programs to look at it directly.  The major advantage of
1241 hiding the implementation is that it allows the implementation
1242 to be redesigned without affecting any Lisp programs, including
1243 those that might want to be ``clever'' by looking directly at
1244 the object's contents and possibly manipulating them.)
1245
1246   Moving code into Lisp makes the code easier to debug and maintain and
1247 makes it much easier for people who are not XEmacs developers to
1248 customize XEmacs, because they can make a change with much less chance
1249 of obscure and unwanted interactions occurring than if they were to
1250 change the C code.
1251
1252 @node The XEmacs Object System (Abstractly Speaking), How Lisp Objects Are Represented in C, XEmacs From the Inside, Top
1253 @chapter The XEmacs Object System (Abstractly Speaking)
1254
1255   At the heart of the Lisp interpreter is its management of objects.
1256 XEmacs Lisp contains many built-in objects, some of which are
1257 simple and others of which can be very complex; and some of which
1258 are very common, and others of which are rarely used or are only
1259 used internally. (Since the Lisp allocation system, with its
1260 automatic reclamation of unused storage, is so much more convenient
1261 than @code{malloc()} and @code{free()}, the C code makes extensive use of it
1262 in its internal operations.)
1263
1264   The basic Lisp objects are
1265
1266 @table @code
1267 @item integer
1268 28 or 31 bits of precision, or 60 or 63 bits on 64-bit machines; the
1269 reason for this is described below when the internal Lisp object
1270 representation is described.
1271 @item float
1272 Same precision as a double in C.
1273 @item cons
1274 A simple container for two Lisp objects, used to implement lists and
1275 most other data structures in Lisp.
1276 @item char
1277 An object representing a single character of text; chars behave like
1278 integers in many ways but are logically considered text rather than
1279 numbers and have a different read syntax. (the read syntax for a char
1280 contains the char itself or some textual encoding of it---for example,
1281 a Japanese Kanji character might be encoded as @samp{^[$(B#&^[(B} using the
1282 ISO-2022 encoding standard---rather than the numerical representation
1283 of the char; this way, if the mapping between chars and integers
1284 changes, which is quite possible for Kanji characters and other extended
1285 characters, the same character will still be created.  Note that some
1286 primitives confuse chars and integers.  The worst culprit is @code{eq},
1287 which makes a special exception and considers a char to be @code{eq} to
1288 its integer equivalent, even though in no other case are objects of two
1289 different types @code{eq}.  The reason for this monstrosity is
1290 compatibility with existing code; the separation of char from integer
1291 came fairly recently.)
1292 @item symbol
1293 An object that contains Lisp objects and is referred to by name;
1294 symbols are used to implement variables and named functions
1295 and to provide the equivalent of preprocessor constants in C.
1296 @item vector
1297 A one-dimensional array of Lisp objects providing constant-time access
1298 to any of the objects; access to an arbitrary object in a vector is
1299 faster than for lists, but the operations that can be done on a vector
1300 are more limited.
1301 @item string
1302 Self-explanatory; behaves much like a vector of chars
1303 but has a different read syntax and is stored and manipulated
1304 more compactly.
1305 @item bit-vector
1306 A vector of bits; similar to a string in spirit.
1307 @item compiled-function
1308 An object containing compiled Lisp code, known as @dfn{byte code}.
1309 @item subr
1310 A Lisp primitive, i.e. a Lisp-callable function implemented in C.
1311 @end table
1312
1313 @cindex closure
1314 Note that there is no basic ``function'' type, as in more powerful
1315 versions of Lisp (where it's called a @dfn{closure}).  XEmacs Lisp does
1316 not provide the closure semantics implemented by Common Lisp and Scheme.
1317 The guts of a function in XEmacs Lisp are represented in one of four
1318 ways: a symbol specifying another function (when one function is an
1319 alias for another), a list (whose first element must be the symbol
1320 @code{lambda}) containing the function's source code, a
1321 compiled-function object, or a subr object. (In other words, given a
1322 symbol specifying the name of a function, calling @code{symbol-function}
1323 to retrieve the contents of the symbol's function cell will return one
1324 of these types of objects.)
1325
1326 XEmacs Lisp also contains numerous specialized objects used to implement
1327 the editor:
1328
1329 @table @code
1330 @item buffer
1331 Stores text like a string, but is optimized for insertion and deletion
1332 and has certain other properties that can be set.
1333 @item frame
1334 An object with various properties whose displayable representation is a
1335 @dfn{window} in window-system parlance.
1336 @item window
1337 A section of a frame that displays the contents of a buffer;
1338 often called a @dfn{pane} in window-system parlance.
1339 @item window-configuration
1340 An object that represents a saved configuration of windows in a frame.
1341 @item device
1342 An object representing a screen on which frames can be displayed;
1343 equivalent to a @dfn{display} in the X Window System and a @dfn{TTY} in
1344 character mode.
1345 @item face
1346 An object specifying the appearance of text or graphics; it has
1347 properties such as font, foreground color, and background color.
1348 @item marker
1349 An object that refers to a particular position in a buffer and moves
1350 around as text is inserted and deleted to stay in the same relative
1351 position to the text around it.
1352 @item extent
1353 Similar to a marker but covers a range of text in a buffer; can also
1354 specify properties of the text, such as a face in which the text is to
1355 be displayed, whether the text is invisible or unmodifiable, etc.
1356 @item event
1357 Generated by calling @code{next-event} and contains information
1358 describing a particular event happening in the system, such as the user
1359 pressing a key or a process terminating.
1360 @item keymap
1361 An object that maps from events (described using lists, vectors, and
1362 symbols rather than with an event object because the mapping is for
1363 classes of events, rather than individual events) to functions to
1364 execute or other events to recursively look up; the functions are
1365 described by name, using a symbol, or using lists to specify the
1366 function's code.
1367 @item glyph
1368 An object that describes the appearance of an image (e.g.  pixmap) on
1369 the screen; glyphs can be attached to the beginning or end of extents
1370 and in some future version of XEmacs will be able to be inserted
1371 directly into a buffer.
1372 @item process
1373 An object that describes a connection to an externally-running process.
1374 @end table
1375
1376   There are some other, less-commonly-encountered general objects:
1377
1378 @table @code
1379 @item hash-table
1380 An object that maps from an arbitrary Lisp object to another arbitrary
1381 Lisp object, using hashing for fast lookup.
1382 @item obarray
1383 A limited form of hash-table that maps from strings to symbols; obarrays
1384 are used to look up a symbol given its name and are not actually their
1385 own object type but are kludgily represented using vectors with hidden
1386 fields (this representation derives from GNU Emacs).
1387 @item specifier
1388 A complex object used to specify the value of a display property; a
1389 default value is given and different values can be specified for
1390 particular frames, buffers, windows, devices, or classes of device.
1391 @item char-table
1392 An object that maps from chars or classes of chars to arbitrary Lisp
1393 objects; internally char tables use a complex nested-vector
1394 representation that is optimized to the way characters are represented
1395 as integers.
1396 @item range-table
1397 An object that maps from ranges of integers to arbitrary Lisp objects.
1398 @end table
1399
1400   And some strange special-purpose objects:
1401
1402 @table @code
1403 @item charset
1404 @itemx coding-system
1405 Objects used when MULE, or multi-lingual/Asian-language, support is
1406 enabled.
1407 @item color-instance
1408 @itemx font-instance
1409 @itemx image-instance
1410 An object that encapsulates a window-system resource; instances are
1411 mostly used internally but are exposed on the Lisp level for cleanness
1412 of the specifier model and because it's occasionally useful for Lisp
1413 program to create or query the properties of instances.
1414 @item subwindow
1415 An object that encapsulate a @dfn{subwindow} resource, i.e. a
1416 window-system child window that is drawn into by an external process;
1417 this object should be integrated into the glyph system but isn't yet,
1418 and may change form when this is done.
1419 @item tooltalk-message
1420 @itemx tooltalk-pattern
1421 Objects that represent resources used in the ToolTalk interprocess
1422 communication protocol.
1423 @item toolbar-button
1424 An object used in conjunction with the toolbar.
1425 @end table
1426
1427   And objects that are only used internally:
1428
1429 @table @code
1430 @item opaque
1431 A generic object for encapsulating arbitrary memory; this allows you the
1432 generality of @code{malloc()} and the convenience of the Lisp object
1433 system.
1434 @item lstream
1435 A buffering I/O stream, used to provide a unified interface to anything
1436 that can accept output or provide input, such as a file descriptor, a
1437 stdio stream, a chunk of memory, a Lisp buffer, a Lisp string, etc.;
1438 it's a Lisp object to make its memory management more convenient.
1439 @item char-table-entry
1440 Subsidiary objects in the internal char-table representation.
1441 @item extent-auxiliary
1442 @itemx menubar-data
1443 @itemx toolbar-data
1444 Various special-purpose objects that are basically just used to
1445 encapsulate memory for particular subsystems, similar to the more
1446 general ``opaque'' object.
1447 @item symbol-value-forward
1448 @itemx symbol-value-buffer-local
1449 @itemx symbol-value-varalias
1450 @itemx symbol-value-lisp-magic
1451 Special internal-only objects that are placed in the value cell of a
1452 symbol to indicate that there is something special with this variable --
1453 e.g. it has no value, it mirrors another variable, or it mirrors some C
1454 variable; there is really only one kind of object, called a
1455 @dfn{symbol-value-magic}, but it is sort-of halfway kludged into
1456 semi-different object types.
1457 @end table
1458
1459 @cindex permanent objects
1460 @cindex temporary objects
1461   Some types of objects are @dfn{permanent}, meaning that once created,
1462 they do not disappear until explicitly destroyed, using a function such
1463 as @code{delete-buffer}, @code{delete-window}, @code{delete-frame}, etc.
1464 Others will disappear once they are not longer used, through the garbage
1465 collection mechanism.  Buffers, frames, windows, devices, and processes
1466 are among the objects that are permanent.  Note that some objects can go
1467 both ways: Faces can be created either way; extents are normally
1468 permanent, but detached extents (extents not referring to any text, as
1469 happens to some extents when the text they are referring to is deleted)
1470 are temporary.  Note that some permanent objects, such as faces and
1471 coding systems, cannot be deleted.  Note also that windows are unique in
1472 that they can be @emph{undeleted} after having previously been
1473 deleted. (This happens as a result of restoring a window configuration.)
1474
1475 @cindex read syntax
1476   Note that many types of objects have a @dfn{read syntax}, i.e. a way of
1477 specifying an object of that type in Lisp code.  When you load a Lisp
1478 file, or type in code to be evaluated, what really happens is that the
1479 function @code{read} is called, which reads some text and creates an object
1480 based on the syntax of that text; then @code{eval} is called, which
1481 possibly does something special; then this loop repeats until there's
1482 no more text to read. (@code{eval} only actually does something special
1483 with symbols, which causes the symbol's value to be returned,
1484 similar to referencing a variable; and with conses [i.e. lists],
1485 which cause a function invocation.  All other values are returned
1486 unchanged.)
1487
1488   The read syntax
1489
1490 @example
1491 17297
1492 @end example
1493
1494 converts to an integer whose value is 17297.
1495
1496 @example
1497 1.983e-4
1498 @end example
1499
1500 converts to a float whose value is 1.983e-4, or .0001983.
1501
1502 @example
1503 ?b
1504 @end example
1505
1506 converts to a char that represents the lowercase letter b.
1507
1508 @example
1509 ?^[$(B#&^[(B
1510 @end example
1511
1512 (where @samp{^[} actually is an @samp{ESC} character) converts to a
1513 particular Kanji character when using an ISO2022-based coding system for
1514 input. (To decode this goo: @samp{ESC} begins an escape sequence;
1515 @samp{ESC $ (} is a class of escape sequences meaning ``switch to a
1516 94x94 character set''; @samp{ESC $ ( B} means ``switch to Japanese
1517 Kanji''; @samp{#} and @samp{&} collectively index into a 94-by-94 array
1518 of characters [subtract 33 from the ASCII value of each character to get
1519 the corresponding index]; @samp{ESC (} is a class of escape sequences
1520 meaning ``switch to a 94 character set''; @samp{ESC (B} means ``switch
1521 to US ASCII''.  It is a coincidence that the letter @samp{B} is used to
1522 denote both Japanese Kanji and US ASCII.  If the first @samp{B} were
1523 replaced with an @samp{A}, you'd be requesting a Chinese Hanzi character
1524 from the GB2312 character set.)
1525
1526 @example
1527 "foobar"
1528 @end example
1529
1530 converts to a string.
1531
1532 @example
1533 foobar
1534 @end example
1535
1536 converts to a symbol whose name is @code{"foobar"}.  This is done by
1537 looking up the string equivalent in the global variable
1538 @code{obarray}, whose contents should be an obarray.  If no symbol
1539 is found, a new symbol with the name @code{"foobar"} is automatically
1540 created and added to @code{obarray}; this process is called
1541 @dfn{interning} the symbol.
1542 @cindex interning
1543
1544 @example
1545 (foo . bar)
1546 @end example
1547
1548 converts to a cons cell containing the symbols @code{foo} and @code{bar}.
1549
1550 @example
1551 (1 a 2.5)
1552 @end example
1553
1554 converts to a three-element list containing the specified objects
1555 (note that a list is actually a set of nested conses; see the
1556 XEmacs Lisp Reference).
1557
1558 @example
1559 [1 a 2.5]
1560 @end example
1561
1562 converts to a three-element vector containing the specified objects.
1563
1564 @example
1565 #[... ... ... ...]
1566 @end example
1567
1568 converts to a compiled-function object (the actual contents are not
1569 shown since they are not relevant here; look at a file that ends with
1570 @file{.elc} for examples).
1571
1572 @example
1573 #*01110110
1574 @end example
1575
1576 converts to a bit-vector.
1577
1578 @example
1579 #s(hash-table ... ...)
1580 @end example
1581
1582 converts to a hash table (the actual contents are not shown).
1583
1584 @example
1585 #s(range-table ... ...)
1586 @end example
1587
1588 converts to a range table (the actual contents are not shown).
1589
1590 @example
1591 #s(char-table ... ...)
1592 @end example
1593
1594 converts to a char table (the actual contents are not shown).
1595
1596 Note that the @code{#s()} syntax is the general syntax for structures,
1597 which are not really implemented in XEmacs Lisp but should be.
1598
1599 When an object is printed out (using @code{print} or a related
1600 function), the read syntax is used, so that the same object can be read
1601 in again.
1602
1603 The other objects do not have read syntaxes, usually because it does not
1604 really make sense to create them in this fashion (i.e.  processes, where
1605 it doesn't make sense to have a subprocess created as a side effect of
1606 reading some Lisp code), or because they can't be created at all
1607 (e.g. subrs).  Permanent objects, as a rule, do not have a read syntax;
1608 nor do most complex objects, which contain too much state to be easily
1609 initialized through a read syntax.
1610
1611 @node How Lisp Objects Are Represented in C, Rules When Writing New C Code, The XEmacs Object System (Abstractly Speaking), Top
1612 @chapter How Lisp Objects Are Represented in C
1613
1614 Lisp objects are represented in C using a 32-bit or 64-bit machine word
1615 (depending on the processor; i.e. DEC Alphas use 64-bit Lisp objects and
1616 most other processors use 32-bit Lisp objects).  The representation
1617 stuffs a pointer together with a tag, as follows:
1618
1619 @example
1620  [ 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ]
1621  [ 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ]
1622
1623    <---------------------------------------------------------> <->
1624             a pointer to a structure, or an integer            tag
1625 @end example
1626
1627 A tag of 00 is used for all pointer object types, a tag of 10 is used
1628 for characters, and the other two tags 01 and 11 are joined together to
1629 form the integer object type.  This representation gives us 31 bit
1630 integers and 30 bit characters, while pointers are represented directly
1631 without any bit masking or shifting.  This representation, though,
1632 assumes that pointers to structs are always aligned to multiples of 4,
1633 so the lower 2 bits are always zero.
1634
1635 Lisp objects use the typedef @code{Lisp_Object}, but the actual C type
1636 used for the Lisp object can vary.  It can be either a simple type
1637 (@code{long} on the DEC Alpha, @code{int} on other machines) or a
1638 structure whose fields are bit fields that line up properly (actually, a
1639 union of structures is used).  Generally the simple integral type is
1640 preferable because it ensures that the compiler will actually use a
1641 machine word to represent the object (some compilers will use more
1642 general and less efficient code for unions and structs even if they can
1643 fit in a machine word).  The union type, however, has the advantage of
1644 stricter type checking.  If you accidentally pass an integer where a Lisp
1645 object is desired, you get a compile error.  The choice of which type
1646 to use is determined by the preprocessor constant @code{USE_UNION_TYPE}
1647 which is defined via the @code{--use-union-type} option to
1648 @code{configure}.
1649
1650 Various macros are used to convert between Lisp_Objects and the
1651 corresponding C type.  Macros of the form @code{XINT()}, @code{XCHAR()},
1652 @code{XSTRING()}, @code{XSYMBOL()}, do any required bit shifting and/or
1653 masking and cast it to the appropriate type.  @code{XINT()} needs to be
1654 a bit tricky so that negative numbers are properly sign-extended.  Since
1655 integers are stored left-shifted, if the right-shift operator does an
1656 arithmetic shift (i.e. it leaves the most-significant bit as-is rather
1657 than shifting in a zero, so that it mimics a divide-by-two even for
1658 negative numbers) the shift to remove the tag bit is enough.  This is
1659 the case on all the systems we support.
1660
1661 Note that when @code{ERROR_CHECK_TYPECHECK} is defined, the converter
1662 macros become more complicated---they check the tag bits and/or the
1663 type field in the first four bytes of a record type to ensure that the
1664 object is really of the correct type.  This is great for catching places
1665 where an incorrect type is being dereferenced---this typically results
1666 in a pointer being dereferenced as the wrong type of structure, with
1667 unpredictable (and sometimes not easily traceable) results.
1668
1669 There are similar @code{XSET@var{TYPE}()} macros that construct a Lisp
1670 object.  These macros are of the form @code{XSET@var{TYPE}
1671 (@var{lvalue}, @var{result})}, i.e. they have to be a statement rather
1672 than just used in an expression.  The reason for this is that standard C
1673 doesn't let you ``construct'' a structure (but GCC does).  Granted, this
1674 sometimes isn't too convenient; for the case of integers, at least, you
1675 can use the function @code{make_int()}, which constructs and
1676 @emph{returns} an integer Lisp object.  Note that the
1677 @code{XSET@var{TYPE}()} macros are also affected by
1678 @code{ERROR_CHECK_TYPECHECK} and make sure that the structure is of the
1679 right type in the case of record types, where the type is contained in
1680 the structure.
1681
1682 The C programmer is responsible for @strong{guaranteeing} that a
1683 Lisp_Object is the correct type before using the @code{X@var{TYPE}}
1684 macros.  This is especially important in the case of lists.  Use
1685 @code{XCAR} and @code{XCDR} if a Lisp_Object is certainly a cons cell,
1686 else use @code{Fcar()} and @code{Fcdr()}.  Trust other C code, but not
1687 Lisp code.  On the other hand, if XEmacs has an internal logic error,
1688 it's better to crash immediately, so sprinkle @code{assert()}s and
1689 ``unreachable'' @code{abort()}s liberally about the source code.  Where
1690 performance is an issue, use @code{type_checking_assert},
1691 @code{bufpos_checking_assert}, and @code{gc_checking_assert}, which do
1692 nothing unless the corresponding configure error checking flag was
1693 specified.
1694
1695 @node Rules When Writing New C Code, A Summary of the Various XEmacs Modules, How Lisp Objects Are Represented in C, Top
1696 @chapter Rules When Writing New C Code
1697
1698 The XEmacs C Code is extremely complex and intricate, and there are many
1699 rules that are more or less consistently followed throughout the code.
1700 Many of these rules are not obvious, so they are explained here.  It is
1701 of the utmost importance that you follow them.  If you don't, you may
1702 get something that appears to work, but which will crash in odd
1703 situations, often in code far away from where the actual breakage is.
1704
1705 @menu
1706 * General Coding Rules::
1707 * Writing Lisp Primitives::
1708 * Adding Global Lisp Variables::
1709 * Coding for Mule::
1710 * Techniques for XEmacs Developers::
1711 @end menu
1712
1713 @node General Coding Rules, Writing Lisp Primitives, Rules When Writing New C Code, Rules When Writing New C Code
1714 @section General Coding Rules
1715
1716 The C code is actually written in a dialect of C called @dfn{Clean C},
1717 meaning that it can be compiled, mostly warning-free, with either a C or
1718 C++ compiler.  Coding in Clean C has several advantages over plain C.
1719 C++ compilers are more nit-picking, and a number of coding errors have
1720 been found by compiling with C++.  The ability to use both C and C++
1721 tools means that a greater variety of development tools are available to
1722 the developer.
1723
1724 Almost every module contains a @code{syms_of_*()} function and a
1725 @code{vars_of_*()} function.  The former declares any Lisp primitives
1726 you have defined and defines any symbols you will be using.  The latter
1727 declares any global Lisp variables you have added and initializes global
1728 C variables in the module.  For each such function, declare it in
1729 @file{symsinit.h} and make sure it's called in the appropriate place in
1730 @file{emacs.c}.  @strong{Important}: There are stringent requirements on
1731 exactly what can go into these functions.  See the comment in
1732 @file{emacs.c}.  The reason for this is to avoid obscure unwanted
1733 interactions during initialization.  If you don't follow these rules,
1734 you'll be sorry!  If you want to do anything that isn't allowed, create
1735 a @code{complex_vars_of_*()} function for it.  Doing this is tricky,
1736 though: You have to make sure your function is called at the right time
1737 so that all the initialization dependencies work out.
1738
1739 Every module includes @file{<config.h>} (angle brackets so that
1740 @samp{--srcdir} works correctly; @file{config.h} may or may not be in
1741 the same directory as the C sources) and @file{lisp.h}.  @file{config.h}
1742 must always be included before any other header files (including
1743 system header files) to ensure that certain tricks played by various
1744 @file{s/} and @file{m/} files work out correctly.
1745
1746 When including header files, always use angle brackets, not double
1747 quotes, except when the file to be included is always in the same
1748 directory as the including file.  If either file is a generated file,
1749 then that is not likely to be the case.  In order to understand why we
1750 have this rule, imagine what happens when you do a build in the source
1751 directory using @samp{./configure} and another build in another
1752 directory using @samp{../work/configure}.  There will be two different
1753 @file{config.h} files.  Which one will be used if you @samp{#include
1754 "config.h"}?
1755
1756 @strong{All global and static variables that are to be modifiable must
1757 be declared uninitialized.}  This means that you may not use the
1758 ``declare with initializer'' form for these variables, such as @code{int
1759 some_variable = 0;}.  The reason for this has to do with some kludges
1760 done during the dumping process: If possible, the initialized data
1761 segment is re-mapped so that it becomes part of the (unmodifiable) code
1762 segment in the dumped executable.  This allows this memory to be shared
1763 among multiple running XEmacs processes.  XEmacs is careful to place as
1764 much constant data as possible into initialized variables during the
1765 @file{temacs} phase.
1766
1767 @cindex copy-on-write
1768 @strong{Please note:} This kludge only works on a few systems nowadays,
1769 and is rapidly becoming irrelevant because most modern operating systems
1770 provide @dfn{copy-on-write} semantics.  All data is initially shared
1771 between processes, and a private copy is automatically made (on a
1772 page-by-page basis) when a process first attempts to write to a page of
1773 memory.
1774
1775 Formerly, there was a requirement that static variables not be declared
1776 inside of functions.  This had to do with another hack along the same
1777 vein as what was just described: old USG systems put statically-declared
1778 variables in the initialized data space, so those header files had a
1779 @code{#define static} declaration. (That way, the data-segment remapping
1780 described above could still work.) This fails badly on static variables
1781 inside of functions, which suddenly become automatic variables;
1782 therefore, you weren't supposed to have any of them.  This awful kludge
1783 has been removed in XEmacs because
1784
1785 @enumerate
1786 @item
1787 almost all of the systems that used this kludge ended up having
1788 to disable the data-segment remapping anyway;
1789 @item
1790 the only systems that didn't were extremely outdated ones;
1791 @item
1792 this hack completely messed up inline functions.
1793 @end enumerate
1794
1795 The C source code makes heavy use of C preprocessor macros.  One popular
1796 macro style is:
1797
1798 @example
1799 #define FOO(var, value) do @{            \
1800   Lisp_Object FOO_value = (value);      \
1801   ... /* compute using FOO_value */     \
1802   (var) = bar;                          \
1803 @} while (0)
1804 @end example
1805
1806 The @code{do @{...@} while (0)} is a standard trick to allow FOO to have
1807 statement semantics, so that it can safely be used within an @code{if}
1808 statement in C, for example.  Multiple evaluation is prevented by
1809 copying a supplied argument into a local variable, so that
1810 @code{FOO(var,fun(1))} only calls @code{fun} once.
1811
1812 Lisp lists are popular data structures in the C code as well as in
1813 Elisp.  There are two sets of macros that iterate over lists.
1814 @code{EXTERNAL_LIST_LOOP_@var{n}} should be used when the list has been
1815 supplied by the user, and cannot be trusted to be acyclic and
1816 nil-terminated.  A @code{malformed-list} or @code{circular-list} error
1817 will be generated if the list being iterated over is not entirely
1818 kosher.  @code{LIST_LOOP_@var{n}}, on the other hand, is faster and less
1819 safe, and can be used only on trusted lists.
1820
1821 Related macros are @code{GET_EXTERNAL_LIST_LENGTH} and
1822 @code{GET_LIST_LENGTH}, which calculate the length of a list, and in the
1823 case of @code{GET_EXTERNAL_LIST_LENGTH}, validating the properness of
1824 the list.  The macros @code{EXTERNAL_LIST_LOOP_DELETE_IF} and
1825 @code{LIST_LOOP_DELETE_IF} delete elements from a lisp list satisfying some
1826 predicate.
1827
1828 @node Writing Lisp Primitives, Adding Global Lisp Variables, General Coding Rules, Rules When Writing New C Code
1829 @section Writing Lisp Primitives
1830
1831 Lisp primitives are Lisp functions implemented in C.  The details of
1832 interfacing the C function so that Lisp can call it are handled by a few
1833 C macros.  The only way to really understand how to write new C code is
1834 to read the source, but we can explain some things here.
1835
1836 An example of a special form is the definition of @code{prog1}, from
1837 @file{eval.c}.  (An ordinary function would have the same general
1838 appearance.)
1839
1840 @cindex garbage collection protection
1841 @smallexample
1842 @group
1843 DEFUN ("prog1", Fprog1, 1, UNEVALLED, 0, /*
1844 Similar to `progn', but the value of the first form is returned.
1845 \(prog1 FIRST BODY...): All the arguments are evaluated sequentially.
1846 The value of FIRST is saved during evaluation of the remaining args,
1847 whose values are discarded.
1848 */
1849        (args))
1850 @{
1851   /* This function can GC */
1852   REGISTER Lisp_Object val, form, tail;
1853   struct gcpro gcpro1;
1854
1855   val = Feval (XCAR (args));
1856
1857   GCPRO1 (val);
1858
1859   LIST_LOOP_3 (form, XCDR (args), tail)
1860     Feval (form);
1861
1862   UNGCPRO;
1863   return val;
1864 @}
1865 @end group
1866 @end smallexample
1867
1868   Let's start with a precise explanation of the arguments to the
1869 @code{DEFUN} macro.  Here is a template for them:
1870
1871 @example
1872 @group
1873 DEFUN (@var{lname}, @var{fname}, @var{min_args}, @var{max_args}, @var{interactive}, /*
1874 @var{docstring}
1875 */
1876    (@var{arglist}))
1877 @end group
1878 @end example
1879
1880 @table @var
1881 @item lname
1882 This string is the name of the Lisp symbol to define as the function
1883 name; in the example above, it is @code{"prog1"}.
1884
1885 @item fname
1886 This is the C function name for this function.  This is the name that is
1887 used in C code for calling the function.  The name is, by convention,
1888 @samp{F} prepended to the Lisp name, with all dashes (@samp{-}) in the
1889 Lisp name changed to underscores.  Thus, to call this function from C
1890 code, call @code{Fprog1}.  Remember that the arguments are of type
1891 @code{Lisp_Object}; various macros and functions for creating values of
1892 type @code{Lisp_Object} are declared in the file @file{lisp.h}.
1893
1894 Primitives whose names are special characters (e.g. @code{+} or
1895 @code{<}) are named by spelling out, in some fashion, the special
1896 character: e.g. @code{Fplus()} or @code{Flss()}.  Primitives whose names
1897 begin with normal alphanumeric characters but also contain special
1898 characters are spelled out in some creative way, e.g. @code{let*}
1899 becomes @code{FletX()}.
1900
1901 Each function also has an associated structure that holds the data for
1902 the subr object that represents the function in Lisp.  This structure
1903 conveys the Lisp symbol name to the initialization routine that will
1904 create the symbol and store the subr object as its definition.  The C
1905 variable name of this structure is always @samp{S} prepended to the
1906 @var{fname}.  You hardly ever need to be aware of the existence of this
1907 structure, since @code{DEFUN} plus @code{DEFSUBR} takes care of all the
1908 details.
1909
1910 @item min_args
1911 This is the minimum number of arguments that the function requires.  The
1912 function @code{prog1} allows a minimum of one argument.
1913
1914 @item max_args
1915 This is the maximum number of arguments that the function accepts, if
1916 there is a fixed maximum.  Alternatively, it can be @code{UNEVALLED},
1917 indicating a special form that receives unevaluated arguments, or
1918 @code{MANY}, indicating an unlimited number of evaluated arguments (the
1919 C equivalent of @code{&rest}).  Both @code{UNEVALLED} and @code{MANY}
1920 are macros.  If @var{max_args} is a number, it may not be less than
1921 @var{min_args} and it may not be greater than 8. (If you need to add a
1922 function with more than 8 arguments, use the @code{MANY} form.  Resist
1923 the urge to edit the definition of @code{DEFUN} in @file{lisp.h}.  If
1924 you do it anyways, make sure to also add another clause to the switch
1925 statement in @code{primitive_funcall().})
1926
1927 @item interactive
1928 This is an interactive specification, a string such as might be used as
1929 the argument of @code{interactive} in a Lisp function.  In the case of
1930 @code{prog1}, it is 0 (a null pointer), indicating that @code{prog1}
1931 cannot be called interactively.  A value of @code{""} indicates a
1932 function that should receive no arguments when called interactively.
1933
1934 @item docstring
1935 This is the documentation string.  It is written just like a
1936 documentation string for a function defined in Lisp; in particular, the
1937 first line should be a single sentence.  Note how the documentation
1938 string is enclosed in a comment, none of the documentation is placed on
1939 the same lines as the comment-start and comment-end characters, and the
1940 comment-start characters are on the same line as the interactive
1941 specification.  @file{make-docfile}, which scans the C files for
1942 documentation strings, is very particular about what it looks for, and
1943 will not properly extract the doc string if it's not in this exact format.
1944
1945 In order to make both @file{etags} and @file{make-docfile} happy, make
1946 sure that the @code{DEFUN} line contains the @var{lname} and
1947 @var{fname}, and that the comment-start characters for the doc string
1948 are on the same line as the interactive specification, and put a newline
1949 directly after them (and before the comment-end characters).
1950
1951 @item arglist
1952 This is the comma-separated list of arguments to the C function.  For a
1953 function with a fixed maximum number of arguments, provide a C argument
1954 for each Lisp argument.  In this case, unlike regular C functions, the
1955 types of the arguments are not declared; they are simply always of type
1956 @code{Lisp_Object}.
1957
1958 The names of the C arguments will be used as the names of the arguments
1959 to the Lisp primitive as displayed in its documentation, modulo the same
1960 concerns described above for @code{F...} names (in particular,
1961 underscores in the C arguments become dashes in the Lisp arguments).
1962
1963 There is one additional kludge: A trailing `_' on the C argument is
1964 discarded when forming the Lisp argument.  This allows C language
1965 reserved words (like @code{default}) or global symbols (like
1966 @code{dirname}) to be used as argument names without compiler warnings
1967 or errors.
1968
1969 A Lisp function with @w{@var{max_args} = @code{UNEVALLED}} is a
1970 @w{@dfn{special form}}; its arguments are not evaluated.  Instead it
1971 receives one argument of type @code{Lisp_Object}, a (Lisp) list of the
1972 unevaluated arguments, conventionally named @code{(args)}.
1973
1974 When a Lisp function has no upper limit on the number of arguments,
1975 specify @w{@var{max_args} = @code{MANY}}.  In this case its implementation in
1976 C actually receives exactly two arguments: the number of Lisp arguments
1977 (an @code{int}) and the address of a block containing their values (a
1978 @w{@code{Lisp_Object *}}).  In this case only are the C types specified
1979 in the @var{arglist}: @w{@code{(int nargs, Lisp_Object *args)}}.
1980
1981 @end table
1982
1983 Within the function @code{Fprog1} itself, note the use of the macros
1984 @code{GCPRO1} and @code{UNGCPRO}.  @code{GCPRO1} is used to ``protect''
1985 a variable from garbage collection---to inform the garbage collector
1986 that it must look in that variable and regard the object pointed at by
1987 its contents as an accessible object.  This is necessary whenever you
1988 call @code{Feval} or anything that can directly or indirectly call
1989 @code{Feval} (this includes the @code{QUIT} macro!).  At such a time,
1990 any Lisp object that you intend to refer to again must be protected
1991 somehow.  @code{UNGCPRO} cancels the protection of the variables that
1992 are protected in the current function.  It is necessary to do this
1993 explicitly.
1994
1995 The macro @code{GCPRO1} protects just one local variable.  If you want
1996 to protect two, use @code{GCPRO2} instead; repeating @code{GCPRO1} will
1997 not work.  Macros @code{GCPRO3} and @code{GCPRO4} also exist.
1998
1999 These macros implicitly use local variables such as @code{gcpro1}; you
2000 must declare these explicitly, with type @code{struct gcpro}.  Thus, if
2001 you use @code{GCPRO2}, you must declare @code{gcpro1} and @code{gcpro2}.
2002
2003 @cindex caller-protects (@code{GCPRO} rule)
2004 Note also that the general rule is @dfn{caller-protects}; i.e. you are
2005 only responsible for protecting those Lisp objects that you create.  Any
2006 objects passed to you as arguments should have been protected by whoever
2007 created them, so you don't in general have to protect them.
2008
2009 In particular, the arguments to any Lisp primitive are always
2010 automatically @code{GCPRO}ed, when called ``normally'' from Lisp code or
2011 bytecode.  So only a few Lisp primitives that are called frequently from
2012 C code, such as @code{Fprogn} protect their arguments as a service to
2013 their caller.  You don't need to protect your arguments when writing a
2014 new @code{DEFUN}.
2015
2016 @code{GCPRO}ing is perhaps the trickiest and most error-prone part of
2017 XEmacs coding.  It is @strong{extremely} important that you get this
2018 right and use a great deal of discipline when writing this code.
2019 @xref{GCPROing, ,@code{GCPRO}ing}, for full details on how to do this.
2020
2021 What @code{DEFUN} actually does is declare a global structure of type
2022 @code{Lisp_Subr} whose name begins with capital @samp{SF} and which
2023 contains information about the primitive (e.g. a pointer to the
2024 function, its minimum and maximum allowed arguments, a string describing
2025 its Lisp name); @code{DEFUN} then begins a normal C function declaration
2026 using the @code{F...} name.  The Lisp subr object that is the function
2027 definition of a primitive (i.e. the object in the function slot of the
2028 symbol that names the primitive) actually points to this @samp{SF}
2029 structure; when @code{Feval} encounters a subr, it looks in the
2030 structure to find out how to call the C function.
2031
2032 Defining the C function is not enough to make a Lisp primitive
2033 available; you must also create the Lisp symbol for the primitive (the
2034 symbol is @dfn{interned}; @pxref{Obarrays}) and store a suitable subr
2035 object in its function cell. (If you don't do this, the primitive won't
2036 be seen by Lisp code.) The code looks like this:
2037
2038 @example
2039 DEFSUBR (@var{fname});
2040 @end example
2041
2042 @noindent
2043 Here @var{fname} is the same name you used as the second argument to
2044 @code{DEFUN}.
2045
2046 This call to @code{DEFSUBR} should go in the @code{syms_of_*()} function
2047 at the end of the module.  If no such function exists, create it and
2048 make sure to also declare it in @file{symsinit.h} and call it from the
2049 appropriate spot in @code{main()}.  @xref{General Coding Rules}.
2050
2051 Note that C code cannot call functions by name unless they are defined
2052 in C.  The way to call a function written in Lisp from C is to use
2053 @code{Ffuncall}, which embodies the Lisp function @code{funcall}.  Since
2054 the Lisp function @code{funcall} accepts an unlimited number of
2055 arguments, in C it takes two: the number of Lisp-level arguments, and a
2056 one-dimensional array containing their values.  The first Lisp-level
2057 argument is the Lisp function to call, and the rest are the arguments to
2058 pass to it.  Since @code{Ffuncall} can call the evaluator, you must
2059 protect pointers from garbage collection around the call to
2060 @code{Ffuncall}. (However, @code{Ffuncall} explicitly protects all of
2061 its parameters, so you don't have to protect any pointers passed as
2062 parameters to it.)
2063
2064 The C functions @code{call0}, @code{call1}, @code{call2}, and so on,
2065 provide handy ways to call a Lisp function conveniently with a fixed
2066 number of arguments.  They work by calling @code{Ffuncall}.
2067
2068 @file{eval.c} is a very good file to look through for examples;
2069 @file{lisp.h} contains the definitions for important macros and
2070 functions.
2071
2072 @node Adding Global Lisp Variables, Coding for Mule, Writing Lisp Primitives, Rules When Writing New C Code
2073 @section Adding Global Lisp Variables
2074
2075 Global variables whose names begin with @samp{Q} are constants whose
2076 value is a symbol of a particular name.  The name of the variable should
2077 be derived from the name of the symbol using the same rules as for Lisp
2078 primitives.  These variables are initialized using a call to
2079 @code{defsymbol()} in the @code{syms_of_*()} function. (This call
2080 interns a symbol, sets the C variable to the resulting Lisp object, and
2081 calls @code{staticpro()} on the C variable to tell the
2082 garbage-collection mechanism about this variable.  What
2083 @code{staticpro()} does is add a pointer to the variable to a large
2084 global array; when garbage-collection happens, all pointers listed in
2085 the array are used as starting points for marking Lisp objects.  This is
2086 important because it's quite possible that the only current reference to
2087 the object is the C variable.  In the case of symbols, the
2088 @code{staticpro()} doesn't matter all that much because the symbol is
2089 contained in @code{obarray}, which is itself @code{staticpro()}ed.
2090 However, it's possible that a naughty user could do something like
2091 uninterning the symbol out of @code{obarray} or even setting
2092 @code{obarray} to a different value [although this is likely to make
2093 XEmacs crash!].)
2094
2095   @strong{Please note:} It is potentially deadly if you declare a
2096 @samp{Q...}  variable in two different modules.  The two calls to
2097 @code{defsymbol()} are no problem, but some linkers will complain about
2098 multiply-defined symbols.  The most insidious aspect of this is that
2099 often the link will succeed anyway, but then the resulting executable
2100 will sometimes crash in obscure ways during certain operations!  To
2101 avoid this problem, declare any symbols with common names (such as
2102 @code{text}) that are not obviously associated with this particular
2103 module in the module @file{general.c}.
2104
2105   Global variables whose names begin with @samp{V} are variables that
2106 contain Lisp objects.  The convention here is that all global variables
2107 of type @code{Lisp_Object} begin with @samp{V}, and all others don't
2108 (including integer and boolean variables that have Lisp
2109 equivalents). Most of the time, these variables have equivalents in
2110 Lisp, but some don't.  Those that do are declared this way by a call to
2111 @code{DEFVAR_LISP()} in the @code{vars_of_*()} initializer for the
2112 module.  What this does is create a special @dfn{symbol-value-forward}
2113 Lisp object that contains a pointer to the C variable, intern a symbol
2114 whose name is as specified in the call to @code{DEFVAR_LISP()}, and set
2115 its value to the symbol-value-forward Lisp object; it also calls
2116 @code{staticpro()} on the C variable to tell the garbage-collection
2117 mechanism about the variable.  When @code{eval} (or actually
2118 @code{symbol-value}) encounters this special object in the process of
2119 retrieving a variable's value, it follows the indirection to the C
2120 variable and gets its value.  @code{setq} does similar things so that
2121 the C variable gets changed.
2122
2123   Whether or not you @code{DEFVAR_LISP()} a variable, you need to
2124 initialize it in the @code{vars_of_*()} function; otherwise it will end
2125 up as all zeroes, which is the integer 0 (@emph{not} @code{nil}), and
2126 this is probably not what you want.  Also, if the variable is not
2127 @code{DEFVAR_LISP()}ed, @strong{you must call} @code{staticpro()} on the
2128 C variable in the @code{vars_of_*()} function.  Otherwise, the
2129 garbage-collection mechanism won't know that the object in this variable
2130 is in use, and will happily collect it and reuse its storage for another
2131 Lisp object, and you will be the one who's unhappy when you can't figure
2132 out how your variable got overwritten.
2133
2134 @node Coding for Mule, Techniques for XEmacs Developers, Adding Global Lisp Variables, Rules When Writing New C Code
2135 @section Coding for Mule
2136 @cindex Coding for Mule
2137
2138 Although Mule support is not compiled by default in XEmacs, many people
2139 are using it, and we consider it crucial that new code works correctly
2140 with multibyte characters.  This is not hard; it is only a matter of
2141 following several simple user-interface guidelines.  Even if you never
2142 compile with Mule, with a little practice you will find it quite easy
2143 to code Mule-correctly.
2144
2145 Note that these guidelines are not necessarily tied to the current Mule
2146 implementation; they are also a good idea to follow on the grounds of
2147 code generalization for future I18N work.
2148
2149 @menu
2150 * Character-Related Data Types::
2151 * Working With Character and Byte Positions::
2152 * Conversion to and from External Data::
2153 * General Guidelines for Writing Mule-Aware Code::
2154 * An Example of Mule-Aware Code::
2155 @end menu
2156
2157 @node Character-Related Data Types, Working With Character and Byte Positions, Coding for Mule, Coding for Mule
2158 @subsection Character-Related Data Types
2159
2160 First, let's review the basic character-related datatypes used by
2161 XEmacs.  Note that the separate @code{typedef}s are not mandatory in the
2162 current implementation (all of them boil down to @code{unsigned char} or
2163 @code{int}), but they improve clarity of code a great deal, because one
2164 glance at the declaration can tell the intended use of the variable.
2165
2166 @table @code
2167 @item Emchar
2168 @cindex Emchar
2169 An @code{Emchar} holds a single Emacs character.
2170
2171 Obviously, the equality between characters and bytes is lost in the Mule
2172 world.  Characters can be represented by one or more bytes in the
2173 buffer, and @code{Emchar} is the C type large enough to hold any
2174 character.
2175
2176 Without Mule support, an @code{Emchar} is equivalent to an
2177 @code{unsigned char}.
2178
2179 @item Bufbyte
2180 @cindex Bufbyte
2181 The data representing the text in a buffer or string is logically a set
2182 of @code{Bufbyte}s.
2183
2184 XEmacs does not work with the same character formats all the time; when
2185 reading characters from the outside, it decodes them to an internal
2186 format, and likewise encodes them when writing.  @code{Bufbyte} (in fact
2187 @code{unsigned char}) is the basic unit of XEmacs internal buffers and
2188 strings format.  A @code{Bufbyte *} is the type that points at text
2189 encoded in the variable-width internal encoding.
2190
2191 One character can correspond to one or more @code{Bufbyte}s.  In the
2192 current Mule implementation, an ASCII character is represented by the
2193 same @code{Bufbyte}, and other characters are represented by a sequence
2194 of two or more @code{Bufbyte}s.
2195
2196 Without Mule support, there are exactly 256 characters, implicitly
2197 Latin-1, and each character is represented using one @code{Bufbyte}, and
2198 there is a one-to-one correspondence between @code{Bufbyte}s and
2199 @code{Emchar}s.
2200
2201 @item Bufpos
2202 @itemx Charcount
2203 @cindex Bufpos
2204 @cindex Charcount
2205 A @code{Bufpos} represents a character position in a buffer or string.
2206 A @code{Charcount} represents a number (count) of characters.
2207 Logically, subtracting two @code{Bufpos} values yields a
2208 @code{Charcount} value.  Although all of these are @code{typedef}ed to
2209 @code{EMACS_INT}, we use them in preference to @code{EMACS_INT} to make
2210 it clear what sort of position is being used.
2211
2212 @code{Bufpos} and @code{Charcount} values are the only ones that are
2213 ever visible to Lisp.
2214
2215 @item Bytind
2216 @itemx Bytecount
2217 @cindex Bytind
2218 @cindex Bytecount
2219 A @code{Bytind} represents a byte position in a buffer or string.  A
2220 @code{Bytecount} represents the distance between two positions, in bytes.
2221 The relationship between @code{Bytind} and @code{Bytecount} is the same
2222 as the relationship between @code{Bufpos} and @code{Charcount}.
2223
2224 @item Extbyte
2225 @itemx Extcount
2226 @cindex Extbyte
2227 @cindex Extcount
2228 When dealing with the outside world, XEmacs works with @code{Extbyte}s,
2229 which are equivalent to @code{unsigned char}.  Obviously, an
2230 @code{Extcount} is the distance between two @code{Extbyte}s.  Extbytes
2231 and Extcounts are not all that frequent in XEmacs code.
2232 @end table
2233
2234 @node Working With Character and Byte Positions, Conversion to and from External Data, Character-Related Data Types, Coding for Mule
2235 @subsection Working With Character and Byte Positions
2236
2237 Now that we have defined the basic character-related types, we can look
2238 at the macros and functions designed for work with them and for
2239 conversion between them.  Most of these macros are defined in
2240 @file{buffer.h}, and we don't discuss all of them here, but only the
2241 most important ones.  Examining the existing code is the best way to
2242 learn about them.
2243
2244 @table @code
2245 @item MAX_EMCHAR_LEN
2246 @cindex MAX_EMCHAR_LEN
2247 This preprocessor constant is the maximum number of buffer bytes to
2248 represent an Emacs character in the variable width internal encoding.
2249 It is useful when allocating temporary strings to keep a known number of
2250 characters.  For instance:
2251
2252 @example
2253 @group
2254 @{
2255   Charcount cclen;
2256   ...
2257   @{
2258     /* Allocate place for @var{cclen} characters. */
2259     Bufbyte *buf = (Bufbyte *)alloca (cclen * MAX_EMCHAR_LEN);
2260 ...
2261 @end group
2262 @end example
2263
2264 If you followed the previous section, you can guess that, logically,
2265 multiplying a @code{Charcount} value with @code{MAX_EMCHAR_LEN} produces
2266 a @code{Bytecount} value.
2267
2268 In the current Mule implementation, @code{MAX_EMCHAR_LEN} equals 4.
2269 Without Mule, it is 1.
2270
2271 @item charptr_emchar
2272 @itemx set_charptr_emchar
2273 @cindex charptr_emchar
2274 @cindex set_charptr_emchar
2275 The @code{charptr_emchar} macro takes a @code{Bufbyte} pointer and
2276 returns the @code{Emchar} stored at that position.  If it were a
2277 function, its prototype would be:
2278
2279 @example
2280 Emchar charptr_emchar (Bufbyte *p);
2281 @end example
2282
2283 @code{set_charptr_emchar} stores an @code{Emchar} to the specified byte
2284 position.  It returns the number of bytes stored:
2285
2286 @example
2287 Bytecount set_charptr_emchar (Bufbyte *p, Emchar c);
2288 @end example
2289
2290 It is important to note that @code{set_charptr_emchar} is safe only for
2291 appending a character at the end of a buffer, not for overwriting a
2292 character in the middle.  This is because the width of characters
2293 varies, and @code{set_charptr_emchar} cannot resize the string if it
2294 writes, say, a two-byte character where a single-byte character used to
2295 reside.
2296
2297 A typical use of @code{set_charptr_emchar} can be demonstrated by this
2298 example, which copies characters from buffer @var{buf} to a temporary
2299 string of Bufbytes.
2300
2301 @example
2302 @group
2303 @{
2304   Bufpos pos;
2305   for (pos = beg; pos < end; pos++)
2306     @{
2307       Emchar c = BUF_FETCH_CHAR (buf, pos);
2308       p += set_charptr_emchar (buf, c);
2309     @}
2310 @}
2311 @end group
2312 @end example
2313
2314 Note how @code{set_charptr_emchar} is used to store the @code{Emchar}
2315 and increment the counter, at the same time.
2316
2317 @item INC_CHARPTR
2318 @itemx DEC_CHARPTR
2319 @cindex INC_CHARPTR
2320 @cindex DEC_CHARPTR
2321 These two macros increment and decrement a @code{Bufbyte} pointer,
2322 respectively.  They will adjust the pointer by the appropriate number of
2323 bytes according to the byte length of the character stored there.  Both
2324 macros assume that the memory address is located at the beginning of a
2325 valid character.
2326
2327 Without Mule support, @code{INC_CHARPTR (p)} and @code{DEC_CHARPTR (p)}
2328 simply expand to @code{p++} and @code{p--}, respectively.
2329
2330 @item bytecount_to_charcount
2331 @cindex bytecount_to_charcount
2332 Given a pointer to a text string and a length in bytes, return the
2333 equivalent length in characters.
2334
2335 @example
2336 Charcount bytecount_to_charcount (Bufbyte *p, Bytecount bc);
2337 @end example
2338
2339 @item charcount_to_bytecount
2340 @cindex charcount_to_bytecount
2341 Given a pointer to a text string and a length in characters, return the
2342 equivalent length in bytes.
2343
2344 @example
2345 Bytecount charcount_to_bytecount (Bufbyte *p, Charcount cc);
2346 @end example
2347
2348 @item charptr_n_addr
2349 @cindex charptr_n_addr
2350 Return a pointer to the beginning of the character offset @var{cc} (in
2351 characters) from @var{p}.
2352
2353 @example
2354 Bufbyte *charptr_n_addr (Bufbyte *p, Charcount cc);
2355 @end example
2356 @end table
2357
2358 @node Conversion to and from External Data, General Guidelines for Writing Mule-Aware Code, Working With Character and Byte Positions, Coding for Mule
2359 @subsection Conversion to and from External Data
2360
2361 When an external function, such as a C library function, returns a
2362 @code{char} pointer, you should almost never treat it as @code{Bufbyte}.
2363 This is because these returned strings may contain 8bit characters which
2364 can be misinterpreted by XEmacs, and cause a crash.  Likewise, when
2365 exporting a piece of internal text to the outside world, you should
2366 always convert it to an appropriate external encoding, lest the internal
2367 stuff (such as the infamous \201 characters) leak out.
2368
2369 The interface to conversion between the internal and external
2370 representations of text are the numerous conversion macros defined in
2371 @file{buffer.h}.  There used to be a fixed set of external formats
2372 supported by these macros, but now any coding system can be used with
2373 these macros.  The coding system alias mechanism is used to create the
2374 following logical coding systems, which replace the fixed external
2375 formats.  The (dontusethis-set-symbol-value-handler) mechanism was
2376 enhanced to make this possible (more work on that is needed - like
2377 remove the @code{dontusethis-} prefix).
2378
2379 @table @code
2380 @item Qbinary
2381 This is the simplest format and is what we use in the absence of a more
2382 appropriate format.  This converts according to the @code{binary} coding
2383 system:
2384
2385 @enumerate a
2386 @item
2387 On input, bytes 0--255 are converted into (implicitly Latin-1)
2388 characters 0--255.  A non-Mule xemacs doesn't really know about
2389 different character sets and the fonts to display them, so the bytes can
2390 be treated as text in different 1-byte encodings by simply setting the
2391 appropriate fonts.  So in a sense, non-Mule xemacs is a multi-lingual
2392 editor if, for example, different fonts are used to display text in
2393 different buffers, faces, or windows.  The specifier mechanism gives the
2394 user complete control over this kind of behavior.
2395 @item
2396 On output, characters 0--255 are converted into bytes 0--255 and other
2397 characters are converted into `~'.
2398 @end enumerate
2399
2400 @item Qfile_name
2401 Format used for filenames.  This is user-definable via either the
2402 @code{file-name-coding-system} or @code{pathname-coding-system} (now
2403 obsolete) variables.
2404
2405 @item Qnative
2406 Format used for the external Unix environment---@code{argv[]}, stuff
2407 from @code{getenv()}, stuff from the @file{/etc/passwd} file, etc.
2408 Currently this is the same as Qfile_name.  The two should be
2409 distinguished for clarity and possible future separation.
2410
2411 @item Qctext
2412 Compound--text format.  This is the standard X11 format used for data
2413 stored in properties, selections, and the like.  This is an 8-bit
2414 no-lock-shift ISO2022 coding system.  This is a real coding system,
2415 unlike Qfile_name, which is user-definable.
2416 @end table
2417
2418 There are two fundamental macros to convert between external and
2419 internal format.
2420
2421 @code{TO_INTERNAL_FORMAT} converts external data to internal format, and
2422 @code{TO_EXTERNAL_FORMAT} converts the other way around.  The arguments
2423 each of these receives are a source type, a source, a sink type, a sink,
2424 and a coding system (or a symbol naming a coding system).
2425
2426 A typical call looks like
2427 @example
2428 TO_EXTERNAL_FORMAT (LISP_STRING, str, C_STRING_MALLOC, ptr, Qfile_name);
2429 @end example
2430
2431 which means that the contents of the lisp string @code{str} are written
2432 to a malloc'ed memory area which will be pointed to by @code{ptr}, after
2433 the function returns.  The conversion will be done using the
2434 @code{file-name} coding system, which will be controlled by the user
2435 indirectly by setting or binding the variable
2436 @code{file-name-coding-system}.
2437
2438 Some sources and sinks require two C variables to specify.  We use some
2439 preprocessor magic to allow different source and sink types, and even
2440 different numbers of arguments to specify different types of sources and
2441 sinks.
2442
2443 So we can have a call that looks like
2444 @example
2445 TO_INTERNAL_FORMAT (DATA, (ptr, len),
2446                     MALLOC, (ptr, len),
2447                     coding_system);
2448 @end example
2449
2450 The parenthesized argument pairs are required to make the preprocessor
2451 magic work.
2452
2453 Here are the different source and sink types:
2454
2455 @table @code
2456 @item @code{DATA, (ptr, len),}
2457 input data is a fixed buffer of size @var{len} at address @var{ptr}
2458 @item @code{ALLOCA, (ptr, len),}
2459 output data is placed in an alloca()ed buffer of size @var{len} pointed to by @var{ptr}
2460 @item @code{MALLOC, (ptr, len),}
2461 output data is in a malloc()ed buffer of size @var{len} pointed to by @var{ptr}
2462 @item @code{C_STRING_ALLOCA, ptr,}
2463 equivalent to @code{ALLOCA (ptr, len_ignored)} on output.
2464 @item @code{C_STRING_MALLOC, ptr,}
2465 equivalent to @code{MALLOC (ptr, len_ignored)} on output
2466 @item @code{C_STRING, ptr,}
2467 equivalent to @code{DATA, (ptr, strlen (ptr) + 1)} on input
2468 @item @code{LISP_STRING, string,}
2469 input or output is a Lisp_Object of type string
2470 @item @code{LISP_BUFFER, buffer,}
2471 output is written to @code{(point)} in lisp buffer @var{buffer}
2472 @item @code{LISP_LSTREAM, lstream,}
2473 input or output is a Lisp_Object of type lstream
2474 @item @code{LISP_OPAQUE, object,}
2475 input or output is a Lisp_Object of type opaque
2476 @end table
2477
2478 Often, the data is being converted to a '\0'-byte-terminated string,
2479 which is the format required by many external system C APIs.  For these
2480 purposes, a source type of @code{C_STRING} or a sink type of
2481 @code{C_STRING_ALLOCA} or @code{C_STRING_MALLOC} is appropriate.
2482 Otherwise, we should try to keep XEmacs '\0'-byte-clean, which means
2483 using (ptr, len) pairs.
2484
2485 The sinks to be specified must be lvalues, unless they are the lisp
2486 object types @code{LISP_LSTREAM} or @code{LISP_BUFFER}.
2487
2488 For the sink types @code{ALLOCA} and @code{C_STRING_ALLOCA}, the
2489 resulting text is stored in a stack-allocated buffer, which is
2490 automatically freed on returning from the function.  However, the sink
2491 types @code{MALLOC} and @code{C_STRING_MALLOC} return @code{xmalloc()}ed
2492 memory.  The caller is responsible for freeing this memory using
2493 @code{xfree()}.
2494
2495 Note that it doesn't make sense for @code{LISP_STRING} to be a source
2496 for @code{TO_INTERNAL_FORMAT} or a sink for @code{TO_EXTERNAL_FORMAT}.
2497 You'll get an assertion failure if you try.
2498
2499
2500 @node General Guidelines for Writing Mule-Aware Code, An Example of Mule-Aware Code, Conversion to and from External Data, Coding for Mule
2501 @subsection General Guidelines for Writing Mule-Aware Code
2502
2503 This section contains some general guidance on how to write Mule-aware
2504 code, as well as some pitfalls you should avoid.
2505
2506 @table @emph
2507 @item Never use @code{char} and @code{char *}.
2508 In XEmacs, the use of @code{char} and @code{char *} is almost always a
2509 mistake.  If you want to manipulate an Emacs character from ``C'', use
2510 @code{Emchar}.  If you want to examine a specific octet in the internal
2511 format, use @code{Bufbyte}.  If you want a Lisp-visible character, use a
2512 @code{Lisp_Object} and @code{make_char}.  If you want a pointer to move
2513 through the internal text, use @code{Bufbyte *}.  Also note that you
2514 almost certainly do not need @code{Emchar *}.
2515
2516 @item Be careful not to confuse @code{Charcount}, @code{Bytecount}, and @code{Bufpos}.
2517 The whole point of using different types is to avoid confusion about the
2518 use of certain variables.  Lest this effect be nullified, you need to be
2519 careful about using the right types.
2520
2521 @item Always convert external data
2522 It is extremely important to always convert external data, because
2523 XEmacs can crash if unexpected 8bit sequences are copied to its internal
2524 buffers literally.
2525
2526 This means that when a system function, such as @code{readdir}, returns
2527 a string, you may need to convert it using one of the conversion macros
2528 described in the previous chapter, before passing it further to Lisp.
2529
2530 Actually, most of the basic system functions that accept '\0'-terminated
2531 string arguments, like @code{stat()} and @code{open()}, have been
2532 @strong{encapsulated} so that they are they @code{always} do internal to
2533 external conversion themselves.  This means you must pass internally
2534 encoded data, typically the @code{XSTRING_DATA} of a Lisp_String to
2535 these functions.  This is actually a design bug, since it unexpectedly
2536 changes the semantics of the system functions.  A better design would be
2537 to provide separate versions of these system functions that accepted
2538 Lisp_Objects which were lisp strings in place of their current
2539 @code{char *} arguments.
2540
2541 @example
2542 int stat_lisp (Lisp_Object path, struct stat *buf); /* Implement me */
2543 @end example
2544
2545 Also note that many internal functions, such as @code{make_string},
2546 accept Bufbytes, which removes the need for them to convert the data
2547 they receive.  This increases efficiency because that way external data
2548 needs to be decoded only once, when it is read.  After that, it is
2549 passed around in internal format.
2550 @end table
2551
2552 @node An Example of Mule-Aware Code,  , General Guidelines for Writing Mule-Aware Code, Coding for Mule
2553 @subsection An Example of Mule-Aware Code
2554
2555 As an example of Mule-aware code, we will analyze the @code{string}
2556 function, which conses up a Lisp string from the character arguments it
2557 receives.  Here is the definition, pasted from @code{alloc.c}:
2558
2559 @example
2560 @group
2561 DEFUN ("string", Fstring, 0, MANY, 0, /*
2562 Concatenate all the argument characters and make the result a string.
2563 */
2564        (int nargs, Lisp_Object *args))
2565 @{
2566   Bufbyte *storage = alloca_array (Bufbyte, nargs * MAX_EMCHAR_LEN);
2567   Bufbyte *p = storage;
2568
2569   for (; nargs; nargs--, args++)
2570     @{
2571       Lisp_Object lisp_char = *args;
2572       CHECK_CHAR_COERCE_INT (lisp_char);
2573       p += set_charptr_emchar (p, XCHAR (lisp_char));
2574     @}
2575   return make_string (storage, p - storage);
2576 @}
2577 @end group
2578 @end example
2579
2580 Now we can analyze the source line by line.
2581
2582 Obviously, string will be as long as there are arguments to the
2583 function.  This is why we allocate @code{MAX_EMCHAR_LEN} * @var{nargs}
2584 bytes on the stack, i.e. the worst-case number of bytes for @var{nargs}
2585 @code{Emchar}s to fit in the string.
2586
2587 Then, the loop checks that each element is a character, converting
2588 integers in the process.  Like many other functions in XEmacs, this
2589 function silently accepts integers where characters are expected, for
2590 historical and compatibility reasons.  Unless you know what you are
2591 doing, @code{CHECK_CHAR} will also suffice.  @code{XCHAR (lisp_char)}
2592 extracts the @code{Emchar} from the @code{Lisp_Object}, and
2593 @code{set_charptr_emchar} stores it to storage, increasing @code{p} in
2594 the process.
2595
2596 Other instructive examples of correct coding under Mule can be found all
2597 over the XEmacs code.  For starters, I recommend
2598 @code{Fnormalize_menu_item_name} in @file{menubar.c}.  After you have
2599 understood this section of the manual and studied the examples, you can
2600 proceed writing new Mule-aware code.
2601
2602 @node Techniques for XEmacs Developers,  , Coding for Mule, Rules When Writing New C Code
2603 @section Techniques for XEmacs Developers
2604
2605 To make a purified XEmacs, do: @code{make puremacs}.
2606 To make a quantified XEmacs, do: @code{make quantmacs}.
2607
2608 You simply can't dump Quantified and Purified images (unless using the
2609 portable dumper).  Purify gets confused when xemacs frees memory in one
2610 process that was allocated in a @emph{different} process on a different
2611 machine!.  Run it like so:
2612 @example
2613 temacs -batch -l loadup.el run-temacs @var{xemacs-args...}
2614 @end example
2615
2616 Before you go through the trouble, are you compiling with all
2617 debugging and error-checking off?  If not, try that first.  Be warned
2618 that while Quantify is directly responsible for quite a few
2619 optimizations which have been made to XEmacs, doing a run which
2620 generates results which can be acted upon is not necessarily a trivial
2621 task.
2622
2623 Also, if you're still willing to do some runs make sure you configure
2624 with the @samp{--quantify} flag.  That will keep Quantify from starting
2625 to record data until after the loadup is completed and will shut off
2626 recording right before it shuts down (which generates enough bogus data
2627 to throw most results off).  It also enables three additional elisp
2628 commands: @code{quantify-start-recording-data},
2629 @code{quantify-stop-recording-data} and @code{quantify-clear-data}.
2630
2631 If you want to make XEmacs faster, target your favorite slow benchmark,
2632 run a profiler like Quantify, @code{gprof}, or @code{tcov}, and figure
2633 out where the cycles are going.  Specific projects:
2634
2635 @itemize @bullet
2636 @item
2637 Make the garbage collector faster.  Figure out how to write an
2638 incremental garbage collector.
2639 @item
2640 Write a compiler that takes bytecode and spits out C code.
2641 Unfortunately, you will then need a C compiler and a more fully
2642 developed module system.
2643 @item
2644 Speed up redisplay.
2645 @item
2646 Speed up syntax highlighting.  Maybe moving some of the syntax
2647 highlighting capabilities into C would make a difference.
2648 @item
2649 Implement tail recursion in Emacs Lisp (hard!).
2650 @end itemize
2651
2652 Unfortunately, Emacs Lisp is slow, and is going to stay slow.  Function
2653 calls in elisp are especially expensive.  Iterating over a long list is
2654 going to be 30 times faster implemented in C than in Elisp.
2655
2656 Heavily used small code fragments need to be fast.  The traditional way
2657 to implement such code fragments in C is with macros.  But macros in C
2658 are known to be broken.
2659
2660 Macro arguments that are repeatedly evaluated may suffer from repeated
2661 side effects or suboptimal performance.
2662
2663 Variable names used in macros may collide with caller's variables,
2664 causing (at least) unwanted compiler warnings.
2665
2666 In order to solve these problems, and maintain statement semantics, one
2667 should use the @code{do @{ ... @} while (0)} trick while trying to
2668 reference macro arguments exactly once using local variables.
2669
2670 Let's take a look at this poor macro definition:
2671
2672 @example
2673 #define MARK_OBJECT(obj) \
2674   if (!marked_p (obj)) mark_object (obj), did_mark = 1
2675 @end example
2676
2677 This macro evaluates its argument twice, and also fails if used like this:
2678 @example
2679   if (flag) MARK_OBJECT (obj); else do_something();
2680 @end example
2681
2682 A much better definition is
2683
2684 @example
2685 #define MARK_OBJECT(obj) do @{ \
2686   Lisp_Object mo_obj = (obj); \
2687   if (!marked_p (mo_obj))     \
2688     @{                         \
2689       mark_object (mo_obj);   \
2690       did_mark = 1;           \
2691     @}                         \
2692 @} while (0)
2693 @end example
2694
2695 Notice the elimination of double evaluation by using the local variable
2696 with the obscure name.  Writing safe and efficient macros requires great
2697 care.  The one problem with macros that cannot be portably worked around
2698 is, since a C block has no value, a macro used as an expression rather
2699 than a statement cannot use the techniques just described to avoid
2700 multiple evaluation.
2701
2702 In most cases where a macro has function semantics, an inline function
2703 is a better implementation technique.  Modern compiler optimizers tend
2704 to inline functions even if they have no @code{inline} keyword, and
2705 configure magic ensures that the @code{inline} keyword can be safely
2706 used as an additional compiler hint.  Inline functions used in a single
2707 .c files are easy.  The function must already be defined to be
2708 @code{static}.  Just add another @code{inline} keyword to the
2709 definition.
2710
2711 @example
2712 inline static int
2713 heavily_used_small_function (int arg)
2714 @{
2715   ...
2716 @}
2717 @end example
2718
2719 Inline functions in header files are trickier, because we would like to
2720 make the following optimization if the function is @emph{not} inlined
2721 (for example, because we're compiling for debugging).  We would like the
2722 function to be defined externally exactly once, and each calling
2723 translation unit would create an external reference to the function,
2724 instead of including a definition of the inline function in the object
2725 code of every translation unit that uses it.  This optimization is
2726 currently only available for gcc.  But you don't have to worry about the
2727 trickiness; just define your inline functions in header files using this
2728 pattern:
2729
2730 @example
2731 INLINE_HEADER int
2732 i_used_to_be_a_crufty_macro_but_look_at_me_now (int arg);
2733 INLINE_HEADER int
2734 i_used_to_be_a_crufty_macro_but_look_at_me_now (int arg)
2735 @{
2736   ...
2737 @}
2738 @end example
2739
2740 The declaration right before the definition is to prevent warnings when
2741 compiling with @code{gcc -Wmissing-declarations}.  I consider issuing
2742 this warning for inline functions a gcc bug, but the gcc maintainers disagree.
2743
2744 Every header which contains inline functions, either directly by using
2745 @code{INLINE_HEADER} or indirectly by using @code{DECLARE_LRECORD} must
2746 be added to @file{inline.c}'s includes to make the optimization
2747 described above work.  (Optimization note: if all INLINE_HEADER
2748 functions are in fact inlined in all translation units, then the linker
2749 can just discard @code{inline.o}, since it contains only unreferenced code).
2750
2751 To get started debugging XEmacs, take a look at the @file{.gdbinit} and
2752 @file{.dbxrc} files in the @file{src} directory.  See the section in the
2753 XEmacs FAQ on How to Debug an XEmacs problem with a debugger.
2754
2755 After making source code changes, run @code{make check} to ensure that
2756 you haven't introduced any regressions.  If you want to make xemacs more
2757 reliable, please improve the test suite in @file{tests/automated}.
2758
2759 Did you make sure you didn't introduce any new compiler warnings?
2760
2761 Before submitting a patch, please try compiling at least once with
2762
2763 @example
2764 configure --with-mule --with-union-type --error-checking=all
2765 @end example
2766
2767 Here are things to know when you create a new source file:
2768
2769 @itemize @bullet
2770 @item
2771 All @file{.c} files should @code{#include <config.h>} first.  Almost all
2772 @file{.c} files should @code{#include "lisp.h"} second.
2773
2774 @item
2775 Generated header files should be included using the @code{#include <...>} syntax,
2776 not the @code{#include "..."} syntax.  The generated headers are:
2777
2778 @file{config.h sheap-adjust.h paths.h Emacs.ad.h}
2779
2780 The basic rule is that you should assume builds using @code{--srcdir}
2781 and the @code{#include <...>} syntax needs to be used when the
2782 to-be-included generated file is in a potentially different directory
2783 @emph{at compile time}.  The non-obvious C rule is that @code{#include "..."}
2784 means to search for the included file in the same directory as the
2785 including file, @emph{not} in the current directory.
2786
2787 @item
2788 Header files should @emph{not} include @code{<config.h>} and
2789 @code{"lisp.h"}.  It is the responsibility of the @file{.c} files that
2790 use it to do so.
2791
2792 @end itemize
2793
2794 Here is a checklist of things to do when creating a new lisp object type
2795 named @var{foo}:
2796
2797 @enumerate
2798 @item
2799 create @var{foo}.h
2800 @item
2801 create @var{foo}.c
2802 @item
2803 add definitions of @code{syms_of_@var{foo}}, etc. to @file{@var{foo}.c}
2804 @item
2805 add declarations of @code{syms_of_@var{foo}}, etc. to @file{symsinit.h}
2806 @item
2807 add calls to @code{syms_of_@var{foo}}, etc. to @file{emacs.c}
2808 @item
2809 add definitions of macros like @code{CHECK_@var{FOO}} and
2810 @code{@var{FOO}P} to @file{@var{foo}.h}
2811 @item
2812 add the new type index to @code{enum lrecord_type}
2813 @item
2814 add a DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION call to @file{@var{foo}.c}
2815 @item
2816 add an INIT_LRECORD_IMPLEMENTATION call to @code{syms_of_@var{foo}.c}
2817 @end enumerate
2818
2819 @node A Summary of the Various XEmacs Modules, Allocation of Objects in XEmacs Lisp, Rules When Writing New C Code, Top
2820 @chapter A Summary of the Various XEmacs Modules
2821
2822   This is accurate as of XEmacs 20.0.
2823
2824 @menu
2825 * Low-Level Modules::
2826 * Basic Lisp Modules::
2827 * Modules for Standard Editing Operations::
2828 * Editor-Level Control Flow Modules::
2829 * Modules for the Basic Displayable Lisp Objects::
2830 * Modules for other Display-Related Lisp Objects::
2831 * Modules for the Redisplay Mechanism::
2832 * Modules for Interfacing with the File System::
2833 * Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System::
2834 * Modules for Interfacing with the Operating System::
2835 * Modules for Interfacing with X Windows::
2836 * Modules for Internationalization::
2837 @end menu
2838
2839 @node Low-Level Modules, Basic Lisp Modules, A Summary of the Various XEmacs Modules, A Summary of the Various XEmacs Modules
2840 @section Low-Level Modules
2841
2842 @example
2843 config.h
2844 @end example
2845
2846 This is automatically generated from @file{config.h.in} based on the
2847 results of configure tests and user-selected optional features and
2848 contains preprocessor definitions specifying the nature of the
2849 environment in which XEmacs is being compiled.
2850
2851
2852
2853 @example
2854 paths.h
2855 @end example
2856
2857 This is automatically generated from @file{paths.h.in} based on supplied
2858 configure values, and allows for non-standard installed configurations
2859 of the XEmacs directories.  It's currently broken, though.
2860
2861
2862
2863 @example
2864 emacs.c
2865 signal.c
2866 @end example
2867
2868 @file{emacs.c} contains @code{main()} and other code that performs the most
2869 basic environment initializations and handles shutting down the XEmacs
2870 process (this includes @code{kill-emacs}, the normal way that XEmacs is
2871 exited; @code{dump-emacs}, which is used during the build process to
2872 write out the XEmacs executable; @code{run-emacs-from-temacs}, which can
2873 be used to start XEmacs directly when temacs has finished loading all
2874 the Lisp code; and emergency code to handle crashes [XEmacs tries to
2875 auto-save all files before it crashes]).
2876
2877 Low-level code that directly interacts with the Unix signal mechanism,
2878 however, is in @file{signal.c}.  Note that this code does not handle system
2879 dependencies in interfacing to signals; that is handled using the
2880 @file{syssignal.h} header file, described in section J below.
2881
2882
2883
2884 @example
2885 unexaix.c
2886 unexalpha.c
2887 unexapollo.c
2888 unexconvex.c
2889 unexec.c
2890 unexelf.c
2891 unexelfsgi.c
2892 unexencap.c
2893 unexenix.c
2894 unexfreebsd.c
2895 unexfx2800.c
2896 unexhp9k3.c
2897 unexhp9k800.c
2898 unexmips.c
2899 unexnext.c
2900 unexsol2.c
2901 unexsunos4.c
2902 @end example
2903
2904 These modules contain code dumping out the XEmacs executable on various
2905 different systems. (This process is highly machine-specific and
2906 requires intimate knowledge of the executable format and the memory map
2907 of the process.) Only one of these modules is actually used; this is
2908 chosen by @file{configure}.
2909
2910
2911
2912 @example
2913 ecrt0.c
2914 lastfile.c
2915 pre-crt0.c
2916 @end example
2917
2918 These modules are used in conjunction with the dump mechanism.  On some
2919 systems, an alternative version of the C startup code (the actual code
2920 that receives control from the operating system when the process is
2921 started, and which calls @code{main()}) is required so that the dumping
2922 process works properly; @file{crt0.c} provides this.
2923
2924 @file{pre-crt0.c} and @file{lastfile.c} should be the very first and
2925 very last file linked, respectively. (Actually, this is not really true.
2926 @file{lastfile.c} should be after all Emacs modules whose initialized
2927 data should be made constant, and before all other Emacs files and all
2928 libraries.  In particular, the allocation modules @file{gmalloc.c},
2929 @file{alloca.c}, etc. are normally placed past @file{lastfile.c}, and
2930 all of the files that implement Xt widget classes @emph{must} be placed
2931 after @file{lastfile.c} because they contain various structures that
2932 must be statically initialized and into which Xt writes at various
2933 times.) @file{pre-crt0.c} and @file{lastfile.c} contain exported symbols
2934 that are used to determine the start and end of XEmacs' initialized
2935 data space when dumping.
2936
2937
2938
2939 @example
2940 alloca.c
2941 free-hook.c
2942 getpagesize.h
2943 gmalloc.c
2944 malloc.c
2945 mem-limits.h
2946 ralloc.c
2947 vm-limit.c
2948 @end example
2949
2950 These handle basic C allocation of memory.  @file{alloca.c} is an emulation of
2951 the stack allocation function @code{alloca()} on machines that lack
2952 this. (XEmacs makes extensive use of @code{alloca()} in its code.)
2953
2954 @file{gmalloc.c} and @file{malloc.c} are two implementations of the standard C
2955 functions @code{malloc()}, @code{realloc()} and @code{free()}.  They are
2956 often used in place of the standard system-provided @code{malloc()}
2957 because they usually provide a much faster implementation, at the
2958 expense of additional memory use.  @file{gmalloc.c} is a newer implementation
2959 that is much more memory-efficient for large allocations than @file{malloc.c},
2960 and should always be preferred if it works. (At one point, @file{gmalloc.c}
2961 didn't work on some systems where @file{malloc.c} worked; but this should be
2962 fixed now.)
2963
2964 @cindex relocating allocator
2965 @file{ralloc.c} is the @dfn{relocating allocator}.  It provides
2966 functions similar to @code{malloc()}, @code{realloc()} and @code{free()}
2967 that allocate memory that can be dynamically relocated in memory.  The
2968 advantage of this is that allocated memory can be shuffled around to
2969 place all the free memory at the end of the heap, and the heap can then
2970 be shrunk, releasing the memory back to the operating system.  The use
2971 of this can be controlled with the configure option @code{--rel-alloc};
2972 if enabled, memory allocated for buffers will be relocatable, so that if
2973 a very large file is visited and the buffer is later killed, the memory
2974 can be released to the operating system.  (The disadvantage of this
2975 mechanism is that it can be very slow.  On systems with the
2976 @code{mmap()} system call, the XEmacs version of @file{ralloc.c} uses
2977 this to move memory around without actually having to block-copy it,
2978 which can speed things up; but it can still cause noticeable performance
2979 degradation.)
2980
2981 @file{free-hook.c} contains some debugging functions for checking for invalid
2982 arguments to @code{free()}.
2983
2984 @file{vm-limit.c} contains some functions that warn the user when memory is
2985 getting low.  These are callback functions that are called by @file{gmalloc.c}
2986 and @file{malloc.c} at appropriate times.
2987
2988 @file{getpagesize.h} provides a uniform interface for retrieving the size of a
2989 page in virtual memory.  @file{mem-limits.h} provides a uniform interface for
2990 retrieving the total amount of available virtual memory.  Both are
2991 similar in spirit to the @file{sys*.h} files described in section J, below.
2992
2993
2994
2995 @example
2996 blocktype.c
2997 blocktype.h
2998 dynarr.c
2999 @end example
3000
3001 These implement a couple of basic C data types to facilitate memory
3002 allocation.  The @code{Blocktype} type efficiently manages the
3003 allocation of fixed-size blocks by minimizing the number of times that
3004 @code{malloc()} and @code{free()} are called.  It allocates memory in
3005 large chunks, subdivides the chunks into blocks of the proper size, and
3006 returns the blocks as requested.  When blocks are freed, they are placed
3007 onto a linked list, so they can be efficiently reused.  This data type
3008 is not much used in XEmacs currently, because it's a fairly new
3009 addition.
3010
3011 @cindex dynamic array
3012 The @code{Dynarr} type implements a @dfn{dynamic array}, which is
3013 similar to a standard C array but has no fixed limit on the number of
3014 elements it can contain.  Dynamic arrays can hold elements of any type,
3015 and when you add a new element, the array automatically resizes itself
3016 if it isn't big enough.  Dynarrs are extensively used in the redisplay
3017 mechanism.
3018
3019
3020
3021 @example
3022 inline.c
3023 @end example
3024
3025 This module is used in connection with inline functions (available in
3026 some compilers).  Often, inline functions need to have a corresponding
3027 non-inline function that does the same thing.  This module is where they
3028 reside.  It contains no actual code, but defines some special flags that
3029 cause inline functions defined in header files to be rendered as actual
3030 functions.  It then includes all header files that contain any inline
3031 function definitions, so that each one gets a real function equivalent.
3032
3033
3034
3035 @example
3036 debug.c
3037 debug.h
3038 @end example
3039
3040 These functions provide a system for doing internal consistency checks
3041 during code development.  This system is not currently used; instead the
3042 simpler @code{assert()} macro is used along with the various checks
3043 provided by the @samp{--error-check-*} configuration options.
3044
3045
3046
3047 @example
3048 universe.h
3049 @end example
3050
3051 This is not currently used.
3052
3053
3054
3055 @node Basic Lisp Modules, Modules for Standard Editing Operations, Low-Level Modules, A Summary of the Various XEmacs Modules
3056 @section Basic Lisp Modules
3057
3058 @example
3059 lisp-disunion.h
3060 lisp-union.h
3061 lisp.h
3062 lrecord.h
3063 symsinit.h
3064 @end example
3065
3066 These are the basic header files for all XEmacs modules.  Each module
3067 includes @file{lisp.h}, which brings the other header files in.
3068 @file{lisp.h} contains the definitions of the structures and extractor
3069 and constructor macros for the basic Lisp objects and various other
3070 basic definitions for the Lisp environment, as well as some
3071 general-purpose definitions (e.g. @code{min()} and @code{max()}).
3072 @file{lisp.h} includes either @file{lisp-disunion.h} or
3073 @file{lisp-union.h}, depending on whether @code{USE_UNION_TYPE} is
3074 defined.  These files define the typedef of the Lisp object itself (as
3075 described above) and the low-level macros that hide the actual
3076 implementation of the Lisp object.  All extractor and constructor macros
3077 for particular types of Lisp objects are defined in terms of these
3078 low-level macros.
3079
3080 As a general rule, all typedefs should go into the typedefs section of
3081 @file{lisp.h} rather than into a module-specific header file even if the
3082 structure is defined elsewhere.  This allows function prototypes that
3083 use the typedef to be placed into other header files.  Forward structure
3084 declarations (i.e. a simple declaration like @code{struct foo;} where
3085 the structure itself is defined elsewhere) should be placed into the
3086 typedefs section as necessary.
3087
3088 @file{lrecord.h} contains the basic structures and macros that implement
3089 all record-type Lisp objects---i.e. all objects whose type is a field
3090 in their C structure, which includes all objects except the few most
3091 basic ones.
3092
3093 @file{lisp.h} contains prototypes for most of the exported functions in
3094 the various modules.  Lisp primitives defined using @code{DEFUN} that
3095 need to be called by C code should be declared using @code{EXFUN}.
3096 Other function prototypes should be placed either into the appropriate
3097 section of @code{lisp.h}, or into a module-specific header file,
3098 depending on how general-purpose the function is and whether it has
3099 special-purpose argument types requiring definitions not in
3100 @file{lisp.h}.)  All initialization functions are prototyped in
3101 @file{symsinit.h}.
3102
3103
3104
3105 @example
3106 alloc.c
3107 @end example
3108
3109 The large module @file{alloc.c} implements all of the basic allocation and
3110 garbage collection for Lisp objects.  The most commonly used Lisp
3111 objects are allocated in chunks, similar to the Blocktype data type
3112 described above; others are allocated in individually @code{malloc()}ed
3113 blocks.  This module provides the foundation on which all other aspects
3114 of the Lisp environment sit, and is the first module initialized at
3115 startup.
3116
3117 Note that @file{alloc.c} provides a series of generic functions that are
3118 not dependent on any particular object type, and interfaces to
3119 particular types of objects using a standardized interface of
3120 type-specific methods.  This scheme is a fundamental principle of
3121 object-oriented programming and is heavily used throughout XEmacs.  The
3122 great advantage of this is that it allows for a clean separation of
3123 functionality into different modules---new classes of Lisp objects, new
3124 event interfaces, new device types, new stream interfaces, etc. can be
3125 added transparently without affecting code anywhere else in XEmacs.
3126 Because the different subsystems are divided into general and specific
3127 code, adding a new subtype within a subsystem will in general not
3128 require changes to the generic subsystem code or affect any of the other
3129 subtypes in the subsystem; this provides a great deal of robustness to
3130 the XEmacs code.
3131
3132
3133 @example
3134 eval.c
3135 backtrace.h
3136 @end example
3137
3138 This module contains all of the functions to handle the flow of control.
3139 This includes the mechanisms of defining functions, calling functions,
3140 traversing stack frames, and binding variables; the control primitives
3141 and other special forms such as @code{while}, @code{if}, @code{eval},
3142 @code{let}, @code{and}, @code{or}, @code{progn}, etc.; handling of
3143 non-local exits, unwind-protects, and exception handlers; entering the
3144 debugger; methods for the subr Lisp object type; etc.  It does
3145 @emph{not} include the @code{read} function, the @code{print} function,
3146 or the handling of symbols and obarrays.
3147
3148 @file{backtrace.h} contains some structures related to stack frames and the
3149 flow of control.
3150
3151
3152
3153 @example
3154 lread.c
3155 @end example
3156
3157 This module implements the Lisp reader and the @code{read} function,
3158 which converts text into Lisp objects, according to the read syntax of
3159 the objects, as described above.  This is similar to the parser that is
3160 a part of all compilers.
3161
3162
3163
3164 @example
3165 print.c
3166 @end example
3167
3168 This module implements the Lisp print mechanism and the @code{print}
3169 function and related functions.  This is the inverse of the Lisp reader
3170 -- it converts Lisp objects to a printed, textual representation.
3171 (Hopefully something that can be read back in using @code{read} to get
3172 an equivalent object.)
3173
3174
3175
3176 @example
3177 general.c
3178 symbols.c
3179 symeval.h
3180 @end example
3181
3182 @file{symbols.c} implements the handling of symbols, obarrays, and
3183 retrieving the values of symbols.  Much of the code is devoted to
3184 handling the special @dfn{symbol-value-magic} objects that define
3185 special types of variables---this includes buffer-local variables,
3186 variable aliases, variables that forward into C variables, etc.  This
3187 module is initialized extremely early (right after @file{alloc.c}),
3188 because it is here that the basic symbols @code{t} and @code{nil} are
3189 created, and those symbols are used everywhere throughout XEmacs.
3190
3191 @file{symeval.h} contains the definitions of symbol structures and the
3192 @code{DEFVAR_LISP()} and related macros for declaring variables.
3193
3194
3195
3196 @example
3197 data.c
3198 floatfns.c
3199 fns.c
3200 @end example
3201
3202 These modules implement the methods and standard Lisp primitives for all
3203 the basic Lisp object types other than symbols (which are described
3204 above).  @file{data.c} contains all the predicates (primitives that return
3205 whether an object is of a particular type); the integer arithmetic
3206 functions; and the basic accessor and mutator primitives for the various
3207 object types.  @file{fns.c} contains all the standard predicates for working
3208 with sequences (where, abstractly speaking, a sequence is an ordered set
3209 of objects, and can be represented by a list, string, vector, or
3210 bit-vector); it also contains @code{equal}, perhaps on the grounds that
3211 bulk of the operation of @code{equal} is comparing sequences.
3212 @file{floatfns.c} contains methods and primitives for floats and floating-point
3213 arithmetic.
3214
3215
3216
3217 @example
3218 bytecode.c
3219 bytecode.h
3220 @end example
3221
3222 @file{bytecode.c} implements the byte-code interpreter and
3223 compiled-function objects, and @file{bytecode.h} contains associated
3224 structures.  Note that the byte-code @emph{compiler} is written in Lisp.
3225
3226
3227
3228
3229 @node Modules for Standard Editing Operations, Editor-Level Control Flow Modules, Basic Lisp Modules, A Summary of the Various XEmacs Modules
3230 @section Modules for Standard Editing Operations
3231
3232 @example
3233 buffer.c
3234 buffer.h
3235 bufslots.h
3236 @end example
3237
3238 @file{buffer.c} implements the @dfn{buffer} Lisp object type.  This
3239 includes functions that create and destroy buffers; retrieve buffers by
3240 name or by other properties; manipulate lists of buffers (remember that
3241 buffers are permanent objects and stored in various ordered lists);
3242 retrieve or change buffer properties; etc.  It also contains the
3243 definitions of all the built-in buffer-local variables (which can be
3244 viewed as buffer properties).  It does @emph{not} contain code to
3245 manipulate buffer-local variables (that's in @file{symbols.c}, described
3246 above); or code to manipulate the text in a buffer.
3247
3248 @file{buffer.h} defines the structures associated with a buffer and the various
3249 macros for retrieving text from a buffer and special buffer positions
3250 (e.g. @code{point}, the default location for text insertion).  It also
3251 contains macros for working with buffer positions and converting between
3252 their representations as character offsets and as byte offsets (under
3253 MULE, they are different, because characters can be multi-byte).  It is
3254 one of the largest header files.
3255
3256 @file{bufslots.h} defines the fields in the buffer structure that correspond to
3257 the built-in buffer-local variables.  It is its own header file because
3258 it is included many times in @file{buffer.c}, as a way of iterating over all
3259 the built-in buffer-local variables.
3260
3261
3262
3263 @example
3264 insdel.c
3265 insdel.h
3266 @end example
3267
3268 @file{insdel.c} contains low-level functions for inserting and deleting text in
3269 a buffer, keeping track of changed regions for use by redisplay, and
3270 calling any before-change and after-change functions that may have been
3271 registered for the buffer.  It also contains the actual functions that
3272 convert between byte offsets and character offsets.
3273
3274 @file{insdel.h} contains associated headers.
3275
3276
3277
3278 @example
3279 marker.c
3280 @end example
3281
3282 This module implements the @dfn{marker} Lisp object type, which
3283 conceptually is a pointer to a text position in a buffer that moves
3284 around as text is inserted and deleted, so as to remain in the same
3285 relative position.  This module doesn't actually move the markers around
3286 -- that's handled in @file{insdel.c}.  This module just creates them and
3287 implements the primitives for working with them.  As markers are simple
3288 objects, this does not entail much.
3289
3290 Note that the standard arithmetic primitives (e.g. @code{+}) accept
3291 markers in place of integers and automatically substitute the value of
3292 @code{marker-position} for the marker, i.e. an integer describing the
3293 current buffer position of the marker.
3294
3295
3296
3297 @example
3298 extents.c
3299 extents.h
3300 @end example
3301
3302 This module implements the @dfn{extent} Lisp object type, which is like
3303 a marker that works over a range of text rather than a single position.
3304 Extents are also much more complex and powerful than markers and have a
3305 more efficient (and more algorithmically complex) implementation.  The
3306 implementation is described in detail in comments in @file{extents.c}.
3307
3308 The code in @file{extents.c} works closely with @file{insdel.c} so that
3309 extents are properly moved around as text is inserted and deleted.
3310 There is also code in @file{extents.c} that provides information needed
3311 by the redisplay mechanism for efficient operation. (Remember that
3312 extents can have display properties that affect [sometimes drastically,
3313 as in the @code{invisible} property] the display of the text they
3314 cover.)
3315
3316
3317
3318 @example
3319 editfns.c
3320 @end example
3321
3322 @file{editfns.c} contains the standard Lisp primitives for working with
3323 a buffer's text, and calls the low-level functions in @file{insdel.c}.
3324 It also contains primitives for working with @code{point} (the default
3325 buffer insertion location).
3326
3327 @file{editfns.c} also contains functions for retrieving various
3328 characteristics from the external environment: the current time, the
3329 process ID of the running XEmacs process, the name of the user who ran
3330 this XEmacs process, etc.  It's not clear why this code is in
3331 @file{editfns.c}.
3332
3333
3334
3335 @example
3336 callint.c
3337 cmds.c
3338 commands.h
3339 @end example
3340
3341 @cindex interactive
3342 These modules implement the basic @dfn{interactive} commands,
3343 i.e. user-callable functions.  Commands, as opposed to other functions,
3344 have special ways of getting their parameters interactively (by querying
3345 the user), as opposed to having them passed in a normal function
3346 invocation.  Many commands are not really meant to be called from other
3347 Lisp functions, because they modify global state in a way that's often
3348 undesired as part of other Lisp functions.
3349
3350 @file{callint.c} implements the mechanism for querying the user for
3351 parameters and calling interactive commands.  The bulk of this module is
3352 code that parses the interactive spec that is supplied with an
3353 interactive command.
3354
3355 @file{cmds.c} implements the basic, most commonly used editing commands:
3356 commands to move around the current buffer and insert and delete
3357 characters.  These commands are implemented using the Lisp primitives
3358 defined in @file{editfns.c}.
3359
3360 @file{commands.h} contains associated structure definitions and prototypes.
3361
3362
3363
3364 @example
3365 regex.c
3366 regex.h
3367 search.c
3368 @end example
3369
3370 @file{search.c} implements the Lisp primitives for searching for text in
3371 a buffer, and some of the low-level algorithms for doing this.  In
3372 particular, the fast fixed-string Boyer-Moore search algorithm is
3373 implemented in @file{search.c}.  The low-level algorithms for doing
3374 regular-expression searching, however, are implemented in @file{regex.c}
3375 and @file{regex.h}.  These two modules are largely independent of
3376 XEmacs, and are similar to (and based upon) the regular-expression
3377 routines used in @file{grep} and other GNU utilities.
3378
3379
3380
3381 @example
3382 doprnt.c
3383 @end example
3384
3385 @file{doprnt.c} implements formatted-string processing, similar to
3386 @code{printf()} command in C.
3387
3388
3389
3390 @example
3391 undo.c
3392 @end example
3393
3394 This module implements the undo mechanism for tracking buffer changes.
3395 Most of this could be implemented in Lisp.
3396
3397
3398
3399 @node Editor-Level Control Flow Modules, Modules for the Basic Displayable Lisp Objects, Modules for Standard Editing Operations, A Summary of the Various XEmacs Modules
3400 @section Editor-Level Control Flow Modules
3401
3402 @example
3403 event-Xt.c
3404 event-msw.c
3405 event-stream.c
3406 event-tty.c
3407 events-mod.h
3408 gpmevent.c
3409 gpmevent.h
3410 events.c
3411 events.h
3412 @end example
3413
3414 These implement the handling of events (user input and other system
3415 notifications).
3416
3417 @file{events.c} and @file{events.h} define the @dfn{event} Lisp object
3418 type and primitives for manipulating it.
3419
3420 @file{event-stream.c} implements the basic functions for working with
3421 event queues, dispatching an event by looking it up in relevant keymaps
3422 and such, and handling timeouts; this includes the primitives
3423 @code{next-event} and @code{dispatch-event}, as well as related
3424 primitives such as @code{sit-for}, @code{sleep-for}, and
3425 @code{accept-process-output}. (@file{event-stream.c} is one of the
3426 hairiest and trickiest modules in XEmacs.  Beware!  You can easily mess
3427 things up here.)
3428
3429 @file{event-Xt.c} and @file{event-tty.c} implement the low-level
3430 interfaces onto retrieving events from Xt (the X toolkit) and from TTY's
3431 (using @code{read()} and @code{select()}), respectively.  The event
3432 interface enforces a clean separation between the specific code for
3433 interfacing with the operating system and the generic code for working
3434 with events, by defining an API of basic, low-level event methods;
3435 @file{event-Xt.c} and @file{event-tty.c} are two different
3436 implementations of this API.  To add support for a new operating system
3437 (e.g. NeXTstep), one merely needs to provide another implementation of
3438 those API functions.
3439
3440 Note that the choice of whether to use @file{event-Xt.c} or
3441 @file{event-tty.c} is made at compile time!  Or at the very latest, it
3442 is made at startup time.  @file{event-Xt.c} handles events for
3443 @emph{both} X and TTY frames; @file{event-tty.c} is only used when X
3444 support is not compiled into XEmacs.  The reason for this is that there
3445 is only one event loop in XEmacs: thus, it needs to be able to receive
3446 events from all different kinds of frames.
3447
3448
3449
3450 @example
3451 keymap.c
3452 keymap.h
3453 @end example
3454
3455 @file{keymap.c} and @file{keymap.h} define the @dfn{keymap} Lisp object
3456 type and associated methods and primitives. (Remember that keymaps are
3457 objects that associate event descriptions with functions to be called to
3458 ``execute'' those events; @code{dispatch-event} looks up events in the
3459 relevant keymaps.)
3460
3461
3462
3463 @example
3464 cmdloop.c
3465 @end example
3466
3467 @file{cmdloop.c} contains functions that implement the actual editor
3468 command loop---i.e. the event loop that cyclically retrieves and
3469 dispatches events.  This code is also rather tricky, just like
3470 @file{event-stream.c}.
3471
3472
3473
3474 @example
3475 macros.c
3476 macros.h
3477 @end example
3478
3479 These two modules contain the basic code for defining keyboard macros.
3480 These functions don't actually do much; most of the code that handles keyboard
3481 macros is mixed in with the event-handling code in @file{event-stream.c}.
3482
3483
3484
3485 @example
3486 minibuf.c
3487 @end example
3488
3489 This contains some miscellaneous code related to the minibuffer (most of
3490 the minibuffer code was moved into Lisp by Richard Mlynarik).  This
3491 includes the primitives for completion (although filename completion is
3492 in @file{dired.c}), the lowest-level interface to the minibuffer (if the
3493 command loop were cleaned up, this too could be in Lisp), and code for
3494 dealing with the echo area (this, too, was mostly moved into Lisp, and
3495 the only code remaining is code to call out to Lisp or provide simple
3496 bootstrapping implementations early in temacs, before the echo-area Lisp
3497 code is loaded).
3498
3499
3500
3501 @node Modules for the Basic Displayable Lisp Objects, Modules for other Display-Related Lisp Objects, Editor-Level Control Flow Modules, A Summary of the Various XEmacs Modules
3502 @section Modules for the Basic Displayable Lisp Objects
3503
3504 @example
3505 console-msw.c
3506 console-msw.h
3507 console-stream.c
3508 console-stream.h
3509 console-tty.c
3510 console-tty.h
3511 console-x.c
3512 console-x.h
3513 console.c
3514 console.h
3515 @end example
3516
3517 These modules implement the @dfn{console} Lisp object type.  A console
3518 contains multiple display devices, but only one keyboard and mouse.
3519 Most of the time, a console will contain exactly one device.
3520
3521 Consoles are the top of a lisp object inclusion hierarchy.  Consoles
3522 contain devices, which contain frames, which contain windows.
3523
3524
3525
3526 @example
3527 device-msw.c
3528 device-tty.c
3529 device-x.c
3530 device.c
3531 device.h
3532 @end example
3533
3534 These modules implement the @dfn{device} Lisp object type.  This
3535 abstracts a particular screen or connection on which frames are
3536 displayed.  As with Lisp objects, event interfaces, and other
3537 subsystems, the device code is separated into a generic component that
3538 contains a standardized interface (in the form of a set of methods) onto
3539 particular device types.
3540
3541 The device subsystem defines all the methods and provides method
3542 services for not only device operations but also for the frame, window,
3543 menubar, scrollbar, toolbar, and other displayable-object subsystems.
3544 The reason for this is that all of these subsystems have the same
3545 subtypes (X, TTY, NeXTstep, Microsoft Windows, etc.) as devices do.
3546
3547
3548
3549 @example
3550 frame-msw.c
3551 frame-tty.c
3552 frame-x.c
3553 frame.c
3554 frame.h
3555 @end example
3556
3557 Each device contains one or more frames in which objects (e.g. text) are
3558 displayed.  A frame corresponds to a window in the window system;
3559 usually this is a top-level window but it could potentially be one of a
3560 number of overlapping child windows within a top-level window, using the
3561 MDI (Multiple Document Interface) protocol in Microsoft Windows or a
3562 similar scheme.
3563
3564 The @file{frame-*} files implement the @dfn{frame} Lisp object type and
3565 provide the generic and device-type-specific operations on frames
3566 (e.g. raising, lowering, resizing, moving, etc.).
3567
3568
3569
3570 @example
3571 window.c
3572 window.h
3573 @end example
3574
3575 @cindex window (in Emacs)
3576 @cindex pane
3577 Each frame consists of one or more non-overlapping @dfn{windows} (better
3578 known as @dfn{panes} in standard window-system terminology) in which a
3579 buffer's text can be displayed.  Windows can also have scrollbars
3580 displayed around their edges.
3581
3582 @file{window.c} and @file{window.h} implement the @dfn{window} Lisp
3583 object type and provide code to manage windows.  Since windows have no
3584 associated resources in the window system (the window system knows only
3585 about the frame; no child windows or anything are used for XEmacs
3586 windows), there is no device-type-specific code here; all of that code
3587 is part of the redisplay mechanism or the code for particular object
3588 types such as scrollbars.
3589
3590
3591
3592 @node Modules for other Display-Related Lisp Objects, Modules for the Redisplay Mechanism, Modules for the Basic Displayable Lisp Objects, A Summary of the Various XEmacs Modules
3593 @section Modules for other Display-Related Lisp Objects
3594
3595 @example
3596 faces.c
3597 faces.h
3598 @end example
3599
3600
3601
3602 @example
3603 bitmaps.h
3604 glyphs-eimage.c
3605 glyphs-msw.c
3606 glyphs-msw.h
3607 glyphs-widget.c
3608 glyphs-x.c
3609 glyphs-x.h
3610 glyphs.c
3611 glyphs.h
3612 @end example
3613
3614
3615
3616 @example
3617 objects-msw.c
3618 objects-msw.h
3619 objects-tty.c
3620 objects-tty.h
3621 objects-x.c
3622 objects-x.h
3623 objects.c
3624 objects.h
3625 @end example
3626
3627
3628
3629 @example
3630 menubar-msw.c
3631 menubar-msw.h
3632 menubar-x.c
3633 menubar.c
3634 menubar.h
3635 @end example
3636
3637
3638
3639 @example
3640 scrollbar-msw.c
3641 scrollbar-msw.h
3642 scrollbar-x.c
3643 scrollbar-x.h
3644 scrollbar.c
3645 scrollbar.h
3646 @end example
3647
3648
3649
3650 @example
3651 toolbar-msw.c
3652 toolbar-x.c
3653 toolbar.c
3654 toolbar.h
3655 @end example
3656
3657
3658
3659 @example
3660 font-lock.c
3661 @end example
3662
3663 This file provides C support for syntax highlighting---i.e.
3664 highlighting different syntactic constructs of a source file in
3665 different colors, for easy reading.  The C support is provided so that
3666 this is fast.
3667
3668
3669
3670 @example
3671 dgif_lib.c
3672 gif_err.c
3673 gif_lib.h
3674 gifalloc.c
3675 @end example
3676
3677 These modules decode GIF-format image files, for use with glyphs.
3678 These files were removed due to Unisys patent infringement concerns.
3679
3680
3681
3682 @node Modules for the Redisplay Mechanism, Modules for Interfacing with the File System, Modules for other Display-Related Lisp Objects, A Summary of the Various XEmacs Modules
3683 @section Modules for the Redisplay Mechanism
3684
3685 @example
3686 redisplay-output.c
3687 redisplay-msw.c
3688 redisplay-tty.c
3689 redisplay-x.c
3690 redisplay.c
3691 redisplay.h
3692 @end example
3693
3694 These files provide the redisplay mechanism.  As with many other
3695 subsystems in XEmacs, there is a clean separation between the general
3696 and device-specific support.
3697
3698 @file{redisplay.c} contains the bulk of the redisplay engine.  These
3699 functions update the redisplay structures (which describe how the screen
3700 is to appear) to reflect any changes made to the state of any
3701 displayable objects (buffer, frame, window, etc.) since the last time
3702 that redisplay was called.  These functions are highly optimized to
3703 avoid doing more work than necessary (since redisplay is called
3704 extremely often and is potentially a huge time sink), and depend heavily
3705 on notifications from the objects themselves that changes have occurred,
3706 so that redisplay doesn't explicitly have to check each possible object.
3707 The redisplay mechanism also contains a great deal of caching to further
3708 speed things up; some of this caching is contained within the various
3709 displayable objects.
3710
3711 @file{redisplay-output.c} goes through the redisplay structures and converts
3712 them into calls to device-specific methods to actually output the screen
3713 changes.
3714
3715 @file{redisplay-x.c} and @file{redisplay-tty.c} are two implementations
3716 of these redisplay output methods, for X frames and TTY frames,
3717 respectively.
3718
3719
3720
3721 @example
3722 indent.c
3723 @end example
3724
3725 This module contains various functions and Lisp primitives for
3726 converting between buffer positions and screen positions.  These
3727 functions call the redisplay mechanism to do most of the work, and then
3728 examine the redisplay structures to get the necessary information.  This
3729 module needs work.
3730
3731
3732
3733 @example
3734 termcap.c
3735 terminfo.c
3736 tparam.c
3737 @end example
3738
3739 These files contain functions for working with the termcap (BSD-style)
3740 and terminfo (System V style) databases of terminal capabilities and
3741 escape sequences, used when XEmacs is displaying in a TTY.
3742
3743
3744
3745 @example
3746 cm.c
3747 cm.h
3748 @end example
3749
3750 These files provide some miscellaneous TTY-output functions and should
3751 probably be merged into @file{redisplay-tty.c}.
3752
3753
3754
3755 @node Modules for Interfacing with the File System, Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System, Modules for the Redisplay Mechanism, A Summary of the Various XEmacs Modules
3756 @section Modules for Interfacing with the File System
3757
3758 @example
3759 lstream.c
3760 lstream.h
3761 @end example
3762
3763 These modules implement the @dfn{stream} Lisp object type.  This is an
3764 internal-only Lisp object that implements a generic buffering stream.
3765 The idea is to provide a uniform interface onto all sources and sinks of
3766 data, including file descriptors, stdio streams, chunks of memory, Lisp
3767 buffers, Lisp strings, etc.  That way, I/O functions can be written to
3768 the stream interface and can transparently handle all possible sources
3769 and sinks.  (For example, the @code{read} function can read data from a
3770 file, a string, a buffer, or even a function that is called repeatedly
3771 to return data, without worrying about where the data is coming from or
3772 what-size chunks it is returned in.)
3773
3774 @cindex lstream
3775 Note that in the C code, streams are called @dfn{lstreams} (for ``Lisp
3776 streams'') to distinguish them from other kinds of streams, e.g. stdio
3777 streams and C++ I/O streams.
3778
3779 Similar to other subsystems in XEmacs, lstreams are separated into
3780 generic functions and a set of methods for the different types of
3781 lstreams.  @file{lstream.c} provides implementations of many different
3782 types of streams; others are provided, e.g., in @file{file-coding.c}.
3783
3784
3785
3786 @example
3787 fileio.c
3788 @end example
3789
3790 This implements the basic primitives for interfacing with the file
3791 system.  This includes primitives for reading files into buffers,
3792 writing buffers into files, checking for the presence or accessibility
3793 of files, canonicalizing file names, etc.  Note that these primitives
3794 are usually not invoked directly by the user: There is a great deal of
3795 higher-level Lisp code that implements the user commands such as
3796 @code{find-file} and @code{save-buffer}.  This is similar to the
3797 distinction between the lower-level primitives in @file{editfns.c} and
3798 the higher-level user commands in @file{commands.c} and
3799 @file{simple.el}.
3800
3801
3802
3803 @example
3804 filelock.c
3805 @end example
3806
3807 This file provides functions for detecting clashes between different
3808 processes (e.g. XEmacs and some external process, or two different
3809 XEmacs processes) modifying the same file.  (XEmacs can optionally use
3810 the @file{lock/} subdirectory to provide a form of ``locking'' between
3811 different XEmacs processes.)  This module is also used by the low-level
3812 functions in @file{insdel.c} to ensure that, if the first modification
3813 is being made to a buffer whose corresponding file has been externally
3814 modified, the user is made aware of this so that the buffer can be
3815 synched up with the external changes if necessary.
3816
3817
3818 @example
3819 filemode.c
3820 @end example
3821
3822 This file provides some miscellaneous functions that construct a
3823 @samp{rwxr-xr-x}-type permissions string (as might appear in an
3824 @file{ls}-style directory listing) given the information returned by the
3825 @code{stat()} system call.
3826
3827
3828
3829 @example
3830 dired.c
3831 ndir.h
3832 @end example
3833
3834 These files implement the XEmacs interface to directory searching.  This
3835 includes a number of primitives for determining the files in a directory
3836 and for doing filename completion. (Remember that generic completion is
3837 handled by a different mechanism, in @file{minibuf.c}.)
3838
3839 @file{ndir.h} is a header file used for the directory-searching
3840 emulation functions provided in @file{sysdep.c} (see section J below),
3841 for systems that don't provide any directory-searching functions. (On
3842 those systems, directories can be read directly as files, and parsed.)
3843
3844
3845
3846 @example
3847 realpath.c
3848 @end example
3849
3850 This file provides an implementation of the @code{realpath()} function
3851 for expanding symbolic links, on systems that don't implement it or have
3852 a broken implementation.
3853
3854
3855
3856 @node Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System, Modules for Interfacing with the Operating System, Modules for Interfacing with the File System, A Summary of the Various XEmacs Modules
3857 @section Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System
3858
3859 @example
3860 elhash.c
3861 elhash.h
3862 hash.c
3863 hash.h
3864 @end example
3865
3866 These files provide two implementations of hash tables.  Files
3867 @file{hash.c} and @file{hash.h} provide a generic C implementation of
3868 hash tables which can stand independently of XEmacs.  Files
3869 @file{elhash.c} and @file{elhash.h} provide a separate implementation of
3870 hash tables that can store only Lisp objects, and knows about Lispy
3871 things like garbage collection, and implement the @dfn{hash-table} Lisp
3872 object type.
3873
3874
3875 @example
3876 specifier.c
3877 specifier.h
3878 @end example
3879
3880 This module implements the @dfn{specifier} Lisp object type.  This is
3881 primarily used for displayable properties, and allows for values that
3882 are specific to a particular buffer, window, frame, device, or device
3883 class, as well as a default value existing.  This is used, for example,
3884 to control the height of the horizontal scrollbar or the appearance of
3885 the @code{default}, @code{bold}, or other faces.  The specifier object
3886 consists of a number of specifications, each of which maps from a
3887 buffer, window, etc. to a value.  The function @code{specifier-instance}
3888 looks up a value given a window (from which a buffer, frame, and device
3889 can be derived).
3890
3891
3892 @example
3893 chartab.c
3894 chartab.h
3895 casetab.c
3896 @end example
3897
3898 @file{chartab.c} and @file{chartab.h} implement the @dfn{char table}
3899 Lisp object type, which maps from characters or certain sorts of
3900 character ranges to Lisp objects.  The implementation of this object
3901 type is optimized for the internal representation of characters.  Char
3902 tables come in different types, which affect the allowed object types to
3903 which a character can be mapped and also dictate certain other
3904 properties of the char table.
3905
3906 @cindex case table
3907 @file{casetab.c} implements one sort of char table, the @dfn{case
3908 table}, which maps characters to other characters of possibly different
3909 case.  These are used by XEmacs to implement case-changing primitives
3910 and to do case-insensitive searching.
3911
3912
3913
3914 @example
3915 syntax.c
3916 syntax.h
3917 @end example
3918
3919 @cindex scanner
3920 This module implements @dfn{syntax tables}, another sort of char table
3921 that maps characters into syntax classes that define the syntax of these
3922 characters (e.g. a parenthesis belongs to a class of @samp{open}
3923 characters that have corresponding @samp{close} characters and can be
3924 nested).  This module also implements the Lisp @dfn{scanner}, a set of
3925 primitives for scanning over text based on syntax tables.  This is used,
3926 for example, to find the matching parenthesis in a command such as
3927 @code{forward-sexp}, and by @file{font-lock.c} to locate quoted strings,
3928 comments, etc.
3929
3930
3931
3932 @example
3933 casefiddle.c
3934 @end example
3935
3936 This module implements various Lisp primitives for upcasing, downcasing
3937 and capitalizing strings or regions of buffers.
3938
3939
3940
3941 @example
3942 rangetab.c
3943 @end example
3944
3945 This module implements the @dfn{range table} Lisp object type, which
3946 provides for a mapping from ranges of integers to arbitrary Lisp
3947 objects.
3948
3949
3950
3951 @example
3952 opaque.c
3953 opaque.h
3954 @end example
3955
3956 This module implements the @dfn{opaque} Lisp object type, an
3957 internal-only Lisp object that encapsulates an arbitrary block of memory
3958 so that it can be managed by the Lisp allocation system.  To create an
3959 opaque object, you call @code{make_opaque()}, passing a pointer to a
3960 block of memory.  An object is created that is big enough to hold the
3961 memory, which is copied into the object's storage.  The object will then
3962 stick around as long as you keep pointers to it, after which it will be
3963 automatically reclaimed.
3964
3965 @cindex mark method
3966 Opaque objects can also have an arbitrary @dfn{mark method} associated
3967 with them, in case the block of memory contains other Lisp objects that
3968 need to be marked for garbage-collection purposes. (If you need other
3969 object methods, such as a finalize method, you should just go ahead and
3970 create a new Lisp object type---it's not hard.)
3971
3972
3973
3974 @example
3975 abbrev.c
3976 @end example
3977
3978 This function provides a few primitives for doing dynamic abbreviation
3979 expansion.  In XEmacs, most of the code for this has been moved into
3980 Lisp.  Some C code remains for speed and because the primitive
3981 @code{self-insert-command} (which is executed for all self-inserting
3982 characters) hooks into the abbrev mechanism. (@code{self-insert-command}
3983 is itself in C only for speed.)
3984
3985
3986
3987 @example
3988 doc.c
3989 @end example
3990
3991 This function provides primitives for retrieving the documentation
3992 strings of functions and variables.  These documentation strings contain
3993 certain special markers that get dynamically expanded (e.g. a
3994 reverse-lookup is performed on some named functions to retrieve their
3995 current key bindings).  Some documentation strings (in particular, for
3996 the built-in primitives and pre-loaded Lisp functions) are stored
3997 externally in a file @file{DOC} in the @file{lib-src/} directory and
3998 need to be fetched from that file. (Part of the build stage involves
3999 building this file, and another part involves constructing an index for
4000 this file and embedding it into the executable, so that the functions in
4001 @file{doc.c} do not have to search the entire @file{DOC} file to find
4002 the appropriate documentation string.)
4003
4004
4005
4006 @example
4007 md5.c
4008 @end example
4009
4010 This function provides a Lisp primitive that implements the MD5 secure
4011 hashing scheme, used to create a large hash value of a string of data such that
4012 the data cannot be derived from the hash value.  This is used for
4013 various security applications on the Internet.
4014
4015
4016
4017
4018 @node Modules for Interfacing with the Operating System, Modules for Interfacing with X Windows, Modules for Other Aspects of the Lisp Interpreter and Object System, A Summary of the Various XEmacs Modules
4019 @section Modules for Interfacing with the Operating System
4020
4021 @example
4022 callproc.c
4023 process.c
4024 process.h
4025 @end example
4026
4027 These modules allow XEmacs to spawn and communicate with subprocesses
4028 and network connections.
4029
4030 @cindex synchronous subprocesses
4031 @cindex subprocesses, synchronous
4032   @file{callproc.c} implements (through the @code{call-process}
4033 primitive) what are called @dfn{synchronous subprocesses}.  This means
4034 that XEmacs runs a program, waits till it's done, and retrieves its
4035 output.  A typical example might be calling the @file{ls} program to get
4036 a directory listing.
4037
4038 @cindex asynchronous subprocesses
4039 @cindex subprocesses, asynchronous
4040   @file{process.c} and @file{process.h} implement @dfn{asynchronous
4041 subprocesses}.  This means that XEmacs starts a program and then
4042 continues normally, not waiting for the process to finish.  Data can be
4043 sent to the process or retrieved from it as it's running.  This is used
4044 for the @code{shell} command (which provides a front end onto a shell
4045 program such as @file{csh}), the mail and news readers implemented in
4046 XEmacs, etc.  The result of calling @code{start-process} to start a
4047 subprocess is a process object, a particular kind of object used to
4048 communicate with the subprocess.  You can send data to the process by
4049 passing the process object and the data to @code{send-process}, and you
4050 can specify what happens to data retrieved from the process by setting
4051 properties of the process object. (When the process sends data, XEmacs
4052 receives a process event, which says that there is data ready.  When
4053 @code{dispatch-event} is called on this event, it reads the data from
4054 the process and does something with it, as specified by the process
4055 object's properties.  Typically, this means inserting the data into a
4056 buffer or calling a function.) Another property of the process object is
4057 called the @dfn{sentinel}, which is a function that is called when the
4058 process terminates.
4059
4060 @cindex network connections
4061   Process objects are also used for network connections (connections to a
4062 process running on another machine).  Network connections are started
4063 with @code{open-network-stream} but otherwise work just like
4064 subprocesses.
4065
4066
4067
4068 @example
4069 sysdep.c
4070 sysdep.h
4071 @end example
4072
4073   These modules implement most of the low-level, messy operating-system
4074 interface code.  This includes various device control (ioctl) operations
4075 for file descriptors, TTY's, pseudo-terminals, etc. (usually this stuff
4076 is fairly system-dependent; thus the name of this module), and emulation
4077 of standard library functions and system calls on systems that don't
4078 provide them or have broken versions.
4079
4080
4081
4082 @example
4083 sysdir.h
4084 sysfile.h
4085 sysfloat.h
4086 sysproc.h
4087 syspwd.h
4088 syssignal.h
4089 systime.h
4090 systty.h
4091 syswait.h
4092 @end example
4093
4094 These header files provide consistent interfaces onto system-dependent
4095 header files and system calls.  The idea is that, instead of including a
4096 standard header file like @file{<sys/param.h>} (which may or may not
4097 exist on various systems) or having to worry about whether all system
4098 provide a particular preprocessor constant, or having to deal with the
4099 four different paradigms for manipulating signals, you just include the
4100 appropriate @file{sys*.h} header file, which includes all the right
4101 system header files, defines and missing preprocessor constants,
4102 provides a uniform interface onto system calls, etc.
4103
4104 @file{sysdir.h} provides a uniform interface onto directory-querying
4105 functions. (In some cases, this is in conjunction with emulation
4106 functions in @file{sysdep.c}.)
4107
4108 @file{sysfile.h} includes all the necessary header files for standard
4109 system calls (e.g. @code{read()}), ensures that all necessary
4110 @code{open()} and @code{stat()} preprocessor constants are defined, and
4111 possibly (usually) substitutes sugared versions of @code{read()},
4112 @code{write()}, etc. that automatically restart interrupted I/O
4113 operations.
4114
4115 @file{sysfloat.h} includes the necessary header files for floating-point
4116 operations.
4117
4118 @file{sysproc.h} includes the necessary header files for calling
4119 @code{select()}, @code{fork()}, @code{execve()}, socket operations, and
4120 the like, and ensures that the @code{FD_*()} macros for descriptor-set
4121 manipulations are available.
4122
4123 @file{syspwd.h} includes the necessary header files for obtaining
4124 information from @file{/etc/passwd} (the functions are emulated under
4125 VMS).
4126
4127 @file{syssignal.h} includes the necessary header files for
4128 signal-handling and provides a uniform interface onto the different
4129 signal-handling and signal-blocking paradigms.
4130
4131 @file{systime.h} includes the necessary header files and provides
4132 uniform interfaces for retrieving the time of day, setting file
4133 access/modification times, getting the amount of time used by the XEmacs
4134 process, etc.
4135
4136 @file{systty.h} buffers against the infinitude of different ways of
4137 controlling TTY's.
4138
4139 @file{syswait.h} provides a uniform way of retrieving the exit status
4140 from a @code{wait()}ed-on process (some systems use a union, others use
4141 an int).
4142
4143
4144
4145 @example
4146 hpplay.c
4147 libsst.c
4148 libsst.h
4149 libst.h
4150 linuxplay.c
4151 nas.c
4152 sgiplay.c
4153 sound.c
4154 sunplay.c
4155 @end example
4156
4157 These files implement the ability to play various sounds on some types
4158 of computers.  You have to configure your XEmacs with sound support in
4159 order to get this capability.
4160
4161 @file{sound.c} provides the generic interface.  It implements various
4162 Lisp primitives and variables that let you specify which sounds should
4163 be played in certain conditions. (The conditions are identified by
4164 symbols, which are passed to @code{ding} to make a sound.  Various
4165 standard functions call this function at certain times; if sound support
4166 does not exist, a simple beep results.
4167
4168 @cindex native sound
4169 @cindex sound, native
4170 @file{sgiplay.c}, @file{sunplay.c}, @file{hpplay.c}, and
4171 @file{linuxplay.c} interface to the machine's speaker for various
4172 different kind of machines.  This is called @dfn{native} sound.
4173
4174 @cindex sound, network
4175 @cindex network sound
4176 @cindex NAS
4177 @file{nas.c} interfaces to a computer somewhere else on the network
4178 using the NAS (Network Audio Server) protocol, playing sounds on that
4179 machine.  This allows you to run XEmacs on a remote machine, with its
4180 display set to your local machine, and have the sounds be made on your
4181 local machine, provided that you have a NAS server running on your local
4182 machine.
4183
4184 @file{libsst.c}, @file{libsst.h}, and @file{libst.h} provide some
4185 additional functions for playing sound on a Sun SPARC but are not
4186 currently in use.
4187
4188
4189
4190 @example
4191 tooltalk.c
4192 tooltalk.h
4193 @end example
4194
4195 These two modules implement an interface to the ToolTalk protocol, which
4196 is an interprocess communication protocol implemented on some versions
4197 of Unix.  ToolTalk is a high-level protocol that allows processes to
4198 register themselves as providers of particular services; other processes
4199 can then request a service without knowing or caring exactly who is
4200 providing the service.  It is similar in spirit to the DDE protocol
4201 provided under Microsoft Windows.  ToolTalk is a part of the new CDE
4202 (Common Desktop Environment) specification and is used to connect the
4203 parts of the SPARCWorks development environment.
4204
4205
4206
4207 @example
4208 getloadavg.c
4209 @end example
4210
4211 This module provides the ability to retrieve the system's current load
4212 average. (The way to do this is highly system-specific, unfortunately,
4213 and requires a lot of special-case code.)
4214
4215
4216
4217 @example
4218 sunpro.c
4219 @end example
4220
4221 This module provides a small amount of code used internally at Sun to
4222 keep statistics on the usage of XEmacs.
4223
4224
4225
4226 @example
4227 broken-sun.h
4228 strcmp.c
4229 strcpy.c
4230 sunOS-fix.c
4231 @end example
4232
4233 These files provide replacement functions and prototypes to fix numerous
4234 bugs in early releases of SunOS 4.1.
4235
4236
4237
4238 @example
4239 hftctl.c
4240 @end example
4241
4242 This module provides some terminal-control code necessary on versions of
4243 AIX prior to 4.1.
4244
4245
4246
4247 @node Modules for Interfacing with X Windows, Modules for Internationalization, Modules for Interfacing with the Operating System, A Summary of the Various XEmacs Modules
4248 @section Modules for Interfacing with X Windows
4249
4250 @example
4251 Emacs.ad.h
4252 @end example
4253
4254 A file generated from @file{Emacs.ad}, which contains XEmacs-supplied
4255 fallback resources (so that XEmacs has pretty defaults).
4256
4257
4258
4259 @example
4260 EmacsFrame.c
4261 EmacsFrame.h
4262 EmacsFrameP.h
4263 @end example
4264
4265 These modules implement an Xt widget class that encapsulates a frame.
4266 This is for ease in integrating with Xt.  The EmacsFrame widget covers
4267 the entire X window except for the menubar; the scrollbars are
4268 positioned on top of the EmacsFrame widget.
4269
4270 @strong{Warning:} Abandon hope, all ye who enter here.  This code took
4271 an ungodly amount of time to get right, and is likely to fall apart
4272 mercilessly at the slightest change.  Such is life under Xt.
4273
4274
4275
4276 @example
4277 EmacsManager.c
4278 EmacsManager.h
4279 EmacsManagerP.h
4280 @end example
4281
4282 These modules implement a simple Xt manager (i.e. composite) widget
4283 class that simply lets its children set whatever geometry they want.
4284 It's amazing that Xt doesn't provide this standardly, but on second
4285 thought, it makes sense, considering how amazingly broken Xt is.
4286
4287
4288 @example
4289 EmacsShell-sub.c
4290 EmacsShell.c
4291 EmacsShell.h
4292 EmacsShellP.h
4293 @end example
4294
4295 These modules implement two Xt widget classes that are subclasses of
4296 the TopLevelShell and TransientShell classes.  This is necessary to deal
4297 with more brokenness that Xt has sadistically thrust onto the backs of
4298 developers.
4299
4300
4301
4302 @example
4303 xgccache.c
4304 xgccache.h
4305 @end example
4306
4307 These modules provide functions for maintenance and caching of GC's
4308 (graphics contexts) under the X Window System.  This code is junky and
4309 needs to be rewritten.
4310
4311
4312
4313 @example
4314 select-msw.c
4315 select-x.c
4316 select.c
4317 select.h
4318 @end example
4319
4320 @cindex selections
4321   This module provides an interface to the X Window System's concept of
4322 @dfn{selections}, the standard way for X applications to communicate
4323 with each other.
4324
4325
4326
4327 @example
4328 xintrinsic.h
4329 xintrinsicp.h
4330 xmmanagerp.h
4331 xmprimitivep.h
4332 @end example
4333
4334 These header files are similar in spirit to the @file{sys*.h} files and buffer
4335 against different implementations of Xt and Motif.
4336
4337 @itemize @bullet
4338 @item
4339 @file{xintrinsic.h} should be included in place of @file{<Intrinsic.h>}.
4340 @item
4341 @file{xintrinsicp.h} should be included in place of @file{<IntrinsicP.h>}.
4342 @item
4343 @file{xmmanagerp.h} should be included in place of @file{<XmManagerP.h>}.
4344 @item
4345 @file{xmprimitivep.h} should be included in place of @file{<XmPrimitiveP.h>}.
4346 @end itemize
4347
4348
4349
4350 @example
4351 xmu.c
4352 xmu.h
4353 @end example
4354
4355 These files provide an emulation of the Xmu library for those systems
4356 (i.e. HPUX) that don't provide it as a standard part of X.
4357
4358
4359
4360 @example
4361 ExternalClient-Xlib.c
4362 ExternalClient.c
4363 ExternalClient.h
4364 ExternalClientP.h
4365 ExternalShell.c
4366 ExternalShell.h
4367 ExternalShellP.h
4368 extw-Xlib.c
4369 extw-Xlib.h
4370 extw-Xt.c
4371 extw-Xt.h
4372 @end example
4373
4374 @cindex external widget
4375   These files provide the @dfn{external widget} interface, which allows an
4376 XEmacs frame to appear as a widget in another application.  To do this,
4377 you have to configure with @samp{--external-widget}.
4378
4379 @file{ExternalShell*} provides the server (XEmacs) side of the
4380 connection.
4381
4382 @file{ExternalClient*} provides the client (other application) side of
4383 the connection.  These files are not compiled into XEmacs but are
4384 compiled into libraries that are then linked into your application.
4385
4386 @file{extw-*} is common code that is used for both the client and server.
4387
4388 Don't touch this code; something is liable to break if you do.
4389
4390
4391
4392 @node Modules for Internationalization,  , Modules for Interfacing with X Windows, A Summary of the Various XEmacs Modules
4393 @section Modules for Internationalization
4394
4395 @example
4396 mule-canna.c
4397 mule-ccl.c
4398 mule-charset.c
4399 mule-charset.h
4400 file-coding.c
4401 file-coding.h
4402 mule-mcpath.c
4403 mule-mcpath.h
4404 mule-wnnfns.c
4405 mule.c
4406 @end example
4407
4408 These files implement the MULE (Asian-language) support.  Note that MULE
4409 actually provides a general interface for all sorts of languages, not
4410 just Asian languages (although they are generally the most complicated
4411 to support).  This code is still in beta.
4412
4413 @file{mule-charset.*} and @file{file-coding.*} provide the heart of the
4414 XEmacs MULE support.  @file{mule-charset.*} implements the @dfn{charset}
4415 Lisp object type, which encapsulates a character set (an ordered one- or
4416 two-dimensional set of characters, such as US ASCII or JISX0208 Japanese
4417 Kanji).
4418
4419 @file{file-coding.*} implements the @dfn{coding-system} Lisp object
4420 type, which encapsulates a method of converting between different
4421 encodings.  An encoding is a representation of a stream of characters,
4422 possibly from multiple character sets, using a stream of bytes or words,
4423 and defines (e.g.) which escape sequences are used to specify particular
4424 character sets, how the indices for a character are converted into bytes
4425 (sometimes this involves setting the high bit; sometimes complicated
4426 rearranging of the values takes place, as in the Shift-JIS encoding),
4427 etc.
4428
4429 @file{mule-ccl.c} provides the CCL (Code Conversion Language)
4430 interpreter.  CCL is similar in spirit to Lisp byte code and is used to
4431 implement converters for custom encodings.
4432
4433 @file{mule-canna.c} and @file{mule-wnnfns.c} implement interfaces to
4434 external programs used to implement the Canna and WNN input methods,
4435 respectively.  This is currently in beta.
4436
4437 @file{mule-mcpath.c} provides some functions to allow for pathnames
4438 containing extended characters.  This code is fragmentary, obsolete, and
4439 completely non-working.  Instead, @var{pathname-coding-system} is used
4440 to specify conversions of names of files and directories.  The standard
4441 C I/O functions like @samp{open()} are wrapped so that conversion occurs
4442 automatically.
4443
4444 @file{mule.c} provides a few miscellaneous things that should probably
4445 be elsewhere.
4446
4447
4448
4449 @example
4450 intl.c
4451 @end example
4452
4453 This provides some miscellaneous internationalization code for
4454 implementing message translation and interfacing to the Ximp input
4455 method.  None of this code is currently working.
4456
4457
4458
4459 @example
4460 iso-wide.h
4461 @end example
4462
4463 This contains leftover code from an earlier implementation of
4464 Asian-language support, and is not currently used.
4465
4466
4467
4468
4469 @node Allocation of Objects in XEmacs Lisp, Dumping, A Summary of the Various XEmacs Modules, Top
4470 @chapter Allocation of Objects in XEmacs Lisp
4471
4472 @menu
4473 * Introduction to Allocation::
4474 * Garbage Collection::
4475 * GCPROing::
4476 * Garbage Collection - Step by Step::
4477 * Integers and Characters::
4478 * Allocation from Frob Blocks::
4479 * lrecords::
4480 * Low-level allocation::
4481 * Cons::
4482 * Vector::
4483 * Bit Vector::
4484 * Symbol::
4485 * Marker::
4486 * String::
4487 * Compiled Function::
4488 @end menu
4489
4490 @node Introduction to Allocation, Garbage Collection, Allocation of Objects in XEmacs Lisp, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
4491 @section Introduction to Allocation
4492
4493   Emacs Lisp, like all Lisps, has garbage collection.  This means that
4494 the programmer never has to explicitly free (destroy) an object; it
4495 happens automatically when the object becomes inaccessible.  Most
4496 experts agree that garbage collection is a necessity in a modern,
4497 high-level language.  Its omission from C stems from the fact that C was
4498 originally designed to be a nice abstract layer on top of assembly
4499 language, for writing kernels and basic system utilities rather than
4500 large applications.
4501
4502   Lisp objects can be created by any of a number of Lisp primitives.
4503 Most object types have one or a small number of basic primitives
4504 for creating objects.  For conses, the basic primitive is @code{cons};
4505 for vectors, the primitives are @code{make-vector} and @code{vector}; for
4506 symbols, the primitives are @code{make-symbol} and @code{intern}; etc.
4507 Some Lisp objects, especially those that are primarily used internally,
4508 have no corresponding Lisp primitives.  Every Lisp object, though,
4509 has at least one C primitive for creating it.
4510
4511   Recall from section (VII) that a Lisp object, as stored in a 32-bit or
4512 64-bit word, has a few tag bits, and a ``value'' that occupies the
4513 remainder of the bits.  We can separate the different Lisp object types
4514 into three broad categories:
4515
4516 @itemize @bullet
4517 @item
4518 (a) Those for whom the value directly represents the contents of the
4519 Lisp object.  Only two types are in this category: integers and
4520 characters.  No special allocation or garbage collection is necessary
4521 for such objects.  Lisp objects of these types do not need to be
4522 @code{GCPRO}ed.
4523 @end itemize
4524
4525   In the remaining two categories, the type is stored in the object
4526 itself.  The tag for all such objects is the generic @dfn{lrecord}
4527 (Lisp_Type_Record) tag.  The first bytes of the object's structure are an
4528 integer (actually a char) characterising the object's type and some
4529 flags, in particular the mark bit used for garbage collection.  A
4530 structure describing the type is accessible thru the
4531 lrecord_implementation_table indexed with said integer.  This structure
4532 includes the method pointers and a pointer to a string naming the type.
4533
4534 @itemize @bullet
4535 @item
4536 (b) Those lrecords that are allocated in frob blocks (see above).  This
4537 includes the objects that are most common and relatively small, and
4538 includes conses, strings, subrs, floats, compiled functions, symbols,
4539 extents, events, and markers.  With the cleanup of frob blocks done in
4540 19.12, it's not terribly hard to add more objects to this category, but
4541 it's a bit trickier than adding an object type to type (c) (esp. if the
4542 object needs a finalization method), and is not likely to save much
4543 space unless the object is small and there are many of them. (In fact,
4544 if there are very few of them, it might actually waste space.)
4545 @item
4546 (c) Those lrecords that are individually @code{malloc()}ed.  These are
4547 called @dfn{lcrecords}.  All other types are in this category.  Adding a
4548 new type to this category is comparatively easy, and all types added
4549 since 19.8 (when the current allocation scheme was devised, by Richard
4550 Mlynarik), with the exception of the character type, have been in this
4551 category.
4552 @end itemize
4553
4554   Note that bit vectors are a bit of a special case.  They are
4555 simple lrecords as in category (b), but are individually @code{malloc()}ed
4556 like vectors.  You can basically view them as exactly like vectors
4557 except that their type is stored in lrecord fashion rather than
4558 in directly-tagged fashion.
4559
4560
4561 @node Garbage Collection, GCPROing, Introduction to Allocation, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
4562 @section Garbage Collection
4563 @cindex garbage collection
4564
4565 @cindex mark and sweep
4566   Garbage collection is simple in theory but tricky to implement.
4567 Emacs Lisp uses the oldest garbage collection method, called
4568 @dfn{mark and sweep}.  Garbage collection begins by starting with
4569 all accessible locations (i.e. all variables and other slots where
4570 Lisp objects might occur) and recursively traversing all objects
4571 accessible from those slots, marking each one that is found.
4572 We then go through all of memory and free each object that is
4573 not marked, and unmarking each object that is marked.  Note
4574 that ``all of memory'' means all currently allocated objects.
4575 Traversing all these objects means traversing all frob blocks,
4576 all vectors (which are chained in one big list), and all
4577 lcrecords (which are likewise chained).
4578
4579   Garbage collection can be invoked explicitly by calling
4580 @code{garbage-collect} but is also called automatically by @code{eval},
4581 once a certain amount of memory has been allocated since the last
4582 garbage collection (according to @code{gc-cons-threshold}).
4583
4584
4585 @node GCPROing, Garbage Collection - Step by Step, Garbage Collection, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
4586 @section @code{GCPRO}ing
4587
4588 @code{GCPRO}ing is one of the ugliest and trickiest parts of Emacs
4589 internals.  The basic idea is that whenever garbage collection
4590 occurs, all in-use objects must be reachable somehow or
4591 other from one of the roots of accessibility.  The roots
4592 of accessibility are:
4593
4594 @enumerate
4595 @item
4596 All objects that have been @code{staticpro()}d or
4597 @code{staticpro_nodump()}ed.  This is used for any global C variables
4598 that hold Lisp objects.  A call to @code{staticpro()} happens implicitly
4599 as a result of any symbols declared with @code{defsymbol()} and any
4600 variables declared with @code{DEFVAR_FOO()}.  You need to explicitly
4601 call @code{staticpro()} (in the @code{vars_of_foo()} method of a module)
4602 for other global C variables holding Lisp objects. (This typically
4603 includes internal lists and such things.).  Use
4604 @code{staticpro_nodump()} only in the rare cases when you do not want
4605 the pointed variable to be saved at dump time but rather recompute it at
4606 startup.
4607
4608 Note that @code{obarray} is one of the @code{staticpro()}d things.
4609 Therefore, all functions and variables get marked through this.
4610 @item
4611 Any shadowed bindings that are sitting on the @code{specpdl} stack.
4612 @item
4613 Any objects sitting in currently active (Lisp) stack frames,
4614 catches, and condition cases.
4615 @item
4616 A couple of special-case places where active objects are
4617 located.
4618 @item
4619 Anything currently marked with @code{GCPRO}.
4620 @end enumerate
4621
4622   Marking with @code{GCPRO} is necessary because some C functions (quite
4623 a lot, in fact), allocate objects during their operation.  Quite
4624 frequently, there will be no other pointer to the object while the
4625 function is running, and if a garbage collection occurs and the object
4626 needs to be referenced again, bad things will happen.  The solution is
4627 to mark those objects with @code{GCPRO}.  Unfortunately this is easy to
4628 forget, and there is basically no way around this problem.  Here are
4629 some rules, though:
4630
4631 @enumerate
4632 @item
4633 For every @code{GCPRO@var{n}}, there have to be declarations of
4634 @code{struct gcpro gcpro1, gcpro2}, etc.
4635
4636 @item
4637 You @emph{must} @code{UNGCPRO} anything that's @code{GCPRO}ed, and you
4638 @emph{must not} @code{UNGCPRO} if you haven't @code{GCPRO}ed.  Getting
4639 either of these wrong will lead to crashes, often in completely random
4640 places unrelated to where the problem lies.
4641
4642 @item
4643 The way this actually works is that all currently active @code{GCPRO}s
4644 are chained through the @code{struct gcpro} local variables, with the
4645 variable @samp{gcprolist} pointing to the head of the list and the nth
4646 local @code{gcpro} variable pointing to the first @code{gcpro} variable
4647 in the next enclosing stack frame.  Each @code{GCPRO}ed thing is an
4648 lvalue, and the @code{struct gcpro} local variable contains a pointer to
4649 this lvalue.  This is why things will mess up badly if you don't pair up
4650 the @code{GCPRO}s and @code{UNGCPRO}s---you will end up with
4651 @code{gcprolist}s containing pointers to @code{struct gcpro}s or local
4652 @code{Lisp_Object} variables in no-longer-active stack frames.
4653
4654 @item
4655 It is actually possible for a single @code{struct gcpro} to
4656 protect a contiguous array of any number of values, rather than
4657 just a single lvalue.  To effect this, call @code{GCPRO@var{n}} as usual on
4658 the first object in the array and then set @code{gcpro@var{n}.nvars}.
4659
4660 @item
4661 @strong{Strings are relocated.}  What this means in practice is that the
4662 pointer obtained using @code{XSTRING_DATA()} is liable to change at any
4663 time, and you should never keep it around past any function call, or
4664 pass it as an argument to any function that might cause a garbage
4665 collection.  This is why a number of functions accept either a
4666 ``non-relocatable'' @code{char *} pointer or a relocatable Lisp string,
4667 and only access the Lisp string's data at the very last minute.  In some
4668 cases, you may end up having to @code{alloca()} some space and copy the
4669 string's data into it.
4670
4671 @item
4672 By convention, if you have to nest @code{GCPRO}'s, use @code{NGCPRO@var{n}}
4673 (along with @code{struct gcpro ngcpro1, ngcpro2}, etc.), @code{NNGCPRO@var{n}},
4674 etc.  This avoids compiler warnings about shadowed locals.
4675
4676 @item
4677 It is @emph{always} better to err on the side of extra @code{GCPRO}s
4678 rather than too few.  The extra cycles spent on this are
4679 almost never going to make a whit of difference in the
4680 speed of anything.
4681
4682 @item
4683 The general rule to follow is that caller, not callee, @code{GCPRO}s.
4684 That is, you should not have to explicitly @code{GCPRO} any Lisp objects
4685 that are passed in as parameters.
4686
4687 One exception from this rule is if you ever plan to change the parameter
4688 value, and store a new object in it.  In that case, you @emph{must}
4689 @code{GCPRO} the parameter, because otherwise the new object will not be
4690 protected.
4691
4692 So, if you create any Lisp objects (remember, this happens in all sorts
4693 of circumstances, e.g. with @code{Fcons()}, etc.), you are responsible
4694 for @code{GCPRO}ing them, unless you are @emph{absolutely sure} that
4695 there's no possibility that a garbage-collection can occur while you
4696 need to use the object.  Even then, consider @code{GCPRO}ing.
4697
4698 @item
4699 A garbage collection can occur whenever anything calls @code{Feval}, or
4700 whenever a QUIT can occur where execution can continue past
4701 this. (Remember, this is almost anywhere.)
4702
4703 @item
4704 If you have the @emph{least smidgeon of doubt} about whether
4705 you need to @code{GCPRO}, you should @code{GCPRO}.
4706
4707 @item
4708 Beware of @code{GCPRO}ing something that is uninitialized.  If you have
4709 any shade of doubt about this, initialize all your variables to @code{Qnil}.
4710
4711 @item
4712 Be careful of traps, like calling @code{Fcons()} in the argument to
4713 another function.  By the ``caller protects'' law, you should be
4714 @code{GCPRO}ing the newly-created cons, but you aren't.  A certain
4715 number of functions that are commonly called on freshly created stuff
4716 (e.g. @code{nconc2()}, @code{Fsignal()}), break the ``caller protects''
4717 law and go ahead and @code{GCPRO} their arguments so as to simplify
4718 things, but make sure and check if it's OK whenever doing something like
4719 this.
4720
4721 @item
4722 Once again, remember to @code{GCPRO}!  Bugs resulting from insufficient
4723 @code{GCPRO}ing are intermittent and extremely difficult to track down,
4724 often showing up in crashes inside of @code{garbage-collect} or in
4725 weirdly corrupted objects or even in incorrect values in a totally
4726 different section of code.
4727 @end enumerate
4728
4729 @cindex garbage collection, conservative
4730 @cindex conservative garbage collection
4731   Given the extremely error-prone nature of the @code{GCPRO} scheme, and
4732 the difficulties in tracking down, it should be considered a deficiency
4733 in the XEmacs code.  A solution to this problem would involve
4734 implementing so-called @dfn{conservative} garbage collection for the C
4735 stack.  That involves looking through all of stack memory and treating
4736 anything that looks like a reference to an object as a reference.  This
4737 will result in a few objects not getting collected when they should, but
4738 it obviates the need for @code{GCPRO}ing, and allows garbage collection
4739 to happen at any point at all, such as during object allocation.
4740
4741 @node Garbage Collection - Step by Step, Integers and Characters, GCPROing, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
4742 @section Garbage Collection - Step by Step
4743 @cindex garbage collection step by step
4744
4745 @menu
4746 * Invocation::
4747 * garbage_collect_1::
4748 * mark_object::
4749 * gc_sweep::
4750 * sweep_lcrecords_1::
4751 * compact_string_chars::
4752 * sweep_strings::
4753 * sweep_bit_vectors_1::
4754 @end menu
4755
4756 @node Invocation, garbage_collect_1, Garbage Collection - Step by Step, Garbage Collection - Step by Step
4757 @subsection Invocation
4758 @cindex garbage collection, invocation
4759
4760 The first thing that anyone should know about garbage collection is:
4761 when and how the garbage collector is invoked. One might think that this
4762 could happen every time new memory is allocated, e.g. new objects are
4763 created, but this is @emph{not} the case. Instead, we have the following
4764 situation:
4765
4766 The entry point of any process of garbage collection is an invocation
4767 of the function @code{garbage_collect_1} in file @code{alloc.c}. The
4768 invocation can occur @emph{explicitly} by calling the function
4769 @code{Fgarbage_collect} (in addition this function provides information
4770 about the freed memory), or can occur @emph{implicitly} in four different
4771 situations:
4772 @enumerate
4773 @item
4774 In function @code{main_1} in file @code{emacs.c}. This function is called
4775 at each startup of xemacs. The garbage collection is invoked after all
4776 initial creations are completed, but only if a special internal error
4777 checking-constant @code{ERROR_CHECK_GC} is defined.
4778 @item
4779 In function @code{disksave_object_finalization} in file
4780 @code{alloc.c}. The only purpose of this function is to clear the
4781 objects from memory which need not be stored with xemacs when we dump out
4782 an executable. This is only done by @code{Fdump_emacs} or by
4783 @code{Fdump_emacs_data} respectively (both in @code{emacs.c}). The
4784 actual clearing is accomplished by making these objects unreachable and
4785 starting a garbage collection. The function is only used while building
4786 xemacs.
4787 @item
4788 In function @code{Feval / eval} in file @code{eval.c}. Each time the
4789 well known and often used function eval is called to evaluate a form,
4790 one of the first things that could happen, is a potential call of
4791 @code{garbage_collect_1}. There exist three global variables,
4792 @code{consing_since_gc} (counts the created cons-cells since the last
4793 garbage collection), @code{gc_cons_threshold} (a specified threshold
4794 after which a garbage collection occurs) and @code{always_gc}. If
4795 @code{always_gc} is set or if the threshold is exceeded, the garbage
4796 collection will start.
4797 @item
4798 In function @code{Ffuncall / funcall} in file @code{eval.c}. This
4799 function evaluates calls of elisp functions and works according to
4800 @code{Feval}.
4801 @end enumerate
4802
4803 The upshot is that garbage collection can basically occur everywhere
4804 @code{Feval}, respectively @code{Ffuncall}, is used - either directly or
4805 through another function. Since calls to these two functions are hidden
4806 in various other functions, many calls to @code{garbage_collect_1} are
4807 not obviously foreseeable, and therefore unexpected. Instances where
4808 they are used that are worth remembering are various elisp commands, as
4809 for example @code{or}, @code{and}, @code{if}, @code{cond}, @code{while},
4810 @code{setq}, etc., miscellaneous @code{gui_item_...} functions,
4811 everything related to @code{eval} (@code{Feval_buffer}, @code{call0},
4812 ...) and inside @code{Fsignal}. The latter is used to handle signals, as
4813 for example the ones raised by every @code{QUITE}-macro triggered after
4814 pressing Ctrl-g.
4815
4816 @node garbage_collect_1, mark_object, Invocation, Garbage Collection - Step by Step
4817 @subsection @code{garbage_collect_1}
4818 @cindex @code{garbage_collect_1}
4819
4820 We can now describe exactly what happens after the invocation takes
4821 place.
4822 @enumerate
4823 @item
4824 There are several cases in which the garbage collector is left immediately:
4825 when we are already garbage collecting (@code{gc_in_progress}), when
4826 the garbage collection is somehow forbidden
4827 (@code{gc_currently_forbidden}), when we are currently displaying something
4828 (@code{in_display}) or when we are preparing for the armageddon of the
4829 whole system (@code{preparing_for_armageddon}).
4830 @item
4831 Next the correct frame in which to put
4832 all the output occurring during garbage collecting is determined. In
4833 order to be able to restore the old display's state after displaying the
4834 message, some data about the current cursor position has to be
4835 saved. The variables @code{pre_gc_cursor} and @code{cursor_changed} take
4836 care of that.
4837 @item
4838 The state of @code{gc_currently_forbidden} must be restored after
4839 the garbage collection, no matter what happens during the process. We
4840 accomplish this by @code{record_unwind_protect}ing the suitable function
4841 @code{restore_gc_inhibit} together with the current value of
4842 @code{gc_currently_forbidden}.
4843 @item
4844 If we are concurrently running an interactive xemacs session, the next step
4845 is simply to show the garbage collector's cursor/message.
4846 @item
4847 The following steps are the intrinsic steps of the garbage collector,
4848 therefore @code{gc_in_progress} is set.
4849 @item
4850 For debugging purposes, it is possible to copy the current C stack
4851 frame. However, this seems to be a currently unused feature.
4852 @item
4853 Before actually starting to go over all live objects, references to
4854 objects that are no longer used are pruned. We only have to do this for events
4855 (@code{clear_event_resource}) and for specifiers
4856 (@code{cleanup_specifiers}).
4857 @item
4858 Now the mark phase begins and marks all accessible elements. In order to
4859 start from
4860 all slots that serve as roots of accessibility, the function
4861 @code{mark_object} is called for each root individually to go out from
4862 there to mark all reachable objects. All roots that are traversed are
4863 shown in their processed order:
4864 @itemize @bullet
4865 @item
4866 all constant symbols and static variables that are registered via
4867 @code{staticpro}@ in the array @code{staticvec}.
4868 @xref{Adding Global Lisp Variables}.
4869 @item
4870 all Lisp objects that are created in C functions and that must be
4871 protected from freeing them. They are registered in the global
4872 list @code{gcprolist}.
4873 @xref{GCPROing}.
4874 @item
4875 all local variables (i.e. their name fields @code{symbol} and old
4876 values @code{old_values}) that are bound during the evaluation by the Lisp
4877 engine. They are stored in @code{specbinding} structs pushed on a stack
4878 called @code{specpdl}.
4879 @xref{Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects}.
4880 @item
4881 all catch blocks that the Lisp engine encounters during the evaluation
4882 cause the creation of structs @code{catchtag} inserted in the list
4883 @code{catchlist}. Their tag (@code{tag}) and value (@code{val} fields
4884 are freshly created objects and therefore have to be marked.
4885 @xref{Catch and Throw}.
4886 @item
4887 every function application pushes new structs @code{backtrace}
4888 on the call stack of the Lisp engine (@code{backtrace_list}). The unique
4889 parts that have to be marked are the fields for each function
4890 (@code{function}) and all their arguments (@code{args}).
4891 @xref{Evaluation}.
4892 @item
4893 all objects that are used by the redisplay engine that must not be freed
4894 are marked by a special function called @code{mark_redisplay} (in
4895 @code{redisplay.c}).
4896 @item
4897 all objects created for profiling purposes are allocated by C functions
4898 instead of using the lisp allocation mechanisms. In order to receive the
4899 right ones during the sweep phase, they also have to be marked
4900 manually. That is done by the function @code{mark_profiling_info}
4901 @end itemize
4902 @item
4903 Hash tables in XEmacs belong to a kind of special objects that
4904 make use of a concept often called 'weak pointers'.
4905 To make a long story short, these kind of pointers are not followed
4906 during the estimation of the live objects during garbage collection.
4907 Any object referenced only by weak pointers is collected
4908 anyway, and the reference to it is cleared. In hash tables there are
4909 different usage patterns of them, manifesting in different types of hash
4910 tables, namely 'non-weak', 'weak', 'key-weak' and 'value-weak'
4911 (internally also 'key-car-weak' and 'value-car-weak') hash tables, each
4912 clearing entries depending on different conditions. More information can
4913 be found in the documentation to the function @code{make-hash-table}.
4914
4915 Because there are complicated dependency rules about when and what to
4916 mark while processing weak hash tables, the standard @code{marker}
4917 method is only active if it is marking non-weak hash tables. As soon as
4918 a weak component is in the table, the hash table entries are ignored
4919 while marking. Instead their marking is done each separately by the
4920 function @code{finish_marking_weak_hash_tables}. This function iterates
4921 over each hash table entry @code{hentries} for each weak hash table in
4922 @code{Vall_weak_hash_tables}. Depending on the type of a table, the
4923 appropriate action is performed.
4924 If a table is acting as @code{HASH_TABLE_KEY_WEAK}, and a key already marked,
4925 everything reachable from the @code{value} component is marked. If it is
4926 acting as a @code{HASH_TABLE_VALUE_WEAK} and the value component is
4927 already marked, the marking starts beginning only from the
4928 @code{key} component.
4929 If it is a @code{HASH_TABLE_KEY_CAR_WEAK} and the car
4930 of the key entry is already marked, we mark both the @code{key} and
4931 @code{value} components.
4932 Finally, if the table is of the type @code{HASH_TABLE_VALUE_CAR_WEAK}
4933 and the car of the value components is already marked, again both the
4934 @code{key} and the @code{value} components get marked.
4935
4936 Again, there are lists with comparable properties called weak
4937 lists. There exist different peculiarities of their types called
4938 @code{simple}, @code{assoc}, @code{key-assoc} and
4939 @code{value-assoc}. You can find further details about them in the
4940 description to the function @code{make-weak-list}. The scheme of their
4941 marking is similar: all weak lists are listed in @code{Qall_weak_lists},
4942 therefore we iterate over them. The marking is advanced until we hit an
4943 already marked pair. Then we know that during a former run all
4944 the rest has been marked completely. Again, depending on the special
4945 type of the weak list, our jobs differ. If it is a @code{WEAK_LIST_SIMPLE}
4946 and the elem is marked, we mark the @code{cons} part. If it is a
4947 @code{WEAK_LIST_ASSOC} and not a pair or a pair with both marked car and
4948 cdr, we mark the @code{cons} and the @code{elem}. If it is a
4949 @code{WEAK_LIST_KEY_ASSOC} and not a pair or a pair with a marked car of
4950 the elem, we mark the @code{cons} and the @code{elem}. Finally, if it is
4951 a @code{WEAK_LIST_VALUE_ASSOC} and not a pair or a pair with a marked
4952 cdr of the elem, we mark both the @code{cons} and the @code{elem}.
4953
4954 Since, by marking objects in reach from weak hash tables and weak lists,
4955 other objects could get marked, this perhaps implies further marking of
4956 other weak objects, both finishing functions are redone as long as
4957 yet unmarked objects get freshly marked.
4958
4959 @item
4960 After completing the special marking for the weak hash tables and for the weak
4961 lists, all entries that point to objects that are going to be swept in
4962 the further process are useless, and therefore have to be removed from
4963 the table or the list.
4964
4965 The function @code{prune_weak_hash_tables} does the job for weak hash
4966 tables. Totally unmarked hash tables are removed from the list
4967 @code{Vall_weak_hash_tables}. The other ones are treated more carefully
4968 by scanning over all entries and removing one as soon as one of
4969 the components @code{key} and @code{value} is unmarked.
4970
4971 The same idea applies to the weak lists. It is accomplished by
4972 @code{prune_weak_lists}: An unmarked list is pruned from
4973 @code{Vall_weak_lists} immediately. A marked list is treated more
4974 carefully by going over it and removing just the unmarked pairs.
4975
4976 @item
4977 The function @code{prune_specifiers} checks all listed specifiers held
4978 in @code{Vall_specifiers} and removes the ones from the lists that are
4979 unmarked.
4980
4981 @item
4982 All syntax tables are stored in a list called
4983 @code{Vall_syntax_tables}. The function @code{prune_syntax_tables} walks
4984 through it and unlinks the tables that are unmarked.
4985
4986 @item
4987 Next, we will attack the complete sweeping - the function
4988 @code{gc_sweep} which holds the predominance.
4989 @item
4990 First, all the variables with respect to garbage collection are
4991 reset. @code{consing_since_gc} - the counter of the created cells since
4992 the last garbage collection - is set back to 0, and
4993 @code{gc_in_progress} is not @code{true} anymore.
4994 @item
4995 In case the session is interactive, the displayed cursor and message are
4996 removed again.
4997 @item
4998 The state of @code{gc_inhibit} is restored to the former value by
4999 unwinding the stack.
5000 @item
5001 A small memory reserve is always held back that can be reached by
5002 @code{breathing_space}. If nothing more is left, we create a new reserve
5003 and exit.
5004 @end enumerate
5005
5006 @node mark_object, gc_sweep, garbage_collect_1, Garbage Collection - Step by Step
5007 @subsection @code{mark_object}
5008 @cindex @code{mark_object}
5009
5010 The first thing that is checked while marking an object is whether the
5011 object is a real Lisp object @code{Lisp_Type_Record} or just an integer
5012 or a character. Integers and characters are the only two types that are
5013 stored directly - without another level of indirection, and therefore they
5014 don't have to be marked and collected.
5015 @xref{How Lisp Objects Are Represented in C}.
5016
5017 The second case is the one we have to handle. It is the one when we are
5018 dealing with a pointer to a Lisp object. But, there exist also three
5019 possibilities, that prevent us from doing anything while marking: The
5020 object is read only which prevents it from being garbage collected,
5021 i.e. marked (@code{C_READONLY_RECORD_HEADER}). The object in question is
5022 already marked, and need not be marked for the second time (checked by
5023 @code{MARKED_RECORD_HEADER_P}). If it is a special, unmarkable object
5024 (@code{UNMARKABLE_RECORD_HEADER_P}, apparently, these are objects that
5025 sit in some const space, and can therefore not be marked, see
5026 @code{this_one_is_unmarkable} in @code{alloc.c}).
5027
5028 Now, the actual marking is feasible. We do so by once using the macro
5029 @code{MARK_RECORD_HEADER} to mark the object itself (actually the
5030 special flag in the lrecord header), and calling its special marker
5031 "method" @code{marker} if available. The marker method marks every
5032 other object that is in reach from our current object. Note, that these
5033 marker methods should not call @code{mark_object} recursively, but
5034 instead should return the next object from where further marking has to
5035 be performed.
5036
5037 In case another object was returned, as mentioned before, we reiterate
5038 the whole @code{mark_object} process beginning with this next object.
5039
5040 @node gc_sweep, sweep_lcrecords_1, mark_object, Garbage Collection - Step by Step
5041 @subsection @code{gc_sweep}
5042 @cindex @code{gc_sweep}
5043
5044 The job of this function is to free all unmarked records from memory. As
5045 we know, there are different types of objects implemented and managed, and
5046 consequently different ways to free them from memory.
5047 @xref{Introduction to Allocation}.
5048
5049 We start with all objects stored through @code{lcrecords}. All
5050 bulkier objects are allocated and handled using that scheme of
5051 @code{lcrecords}. Each object is @code{malloc}ed separately
5052 instead of placing it in one of the contiguous frob blocks. All types
5053 that are currently stored
5054 using @code{lcrecords}'s  @code{alloc_lcrecord} and
5055 @code{make_lcrecord_list} are the types: vectors, buffers,
5056 char-table, char-table-entry, console, weak-list, database, device,
5057 ldap, hash-table, command-builder, extent-auxiliary, extent-info, face,
5058 coding-system, frame, image-instance, glyph, popup-data, gui-item,
5059 keymap, charset, color_instance, font_instance, opaque, opaque-list,
5060 process, range-table, specifier, symbol-value-buffer-local,
5061 symbol-value-lisp-magic, symbol-value-varalias, toolbar-button,
5062 tooltalk-message, tooltalk-pattern, window, and window-configuration. We
5063 take care of them in the fist place
5064 in order to be able to handle and to finalize items stored in them more
5065 easily. The function @code{sweep_lcrecords_1} as described below is
5066 doing the whole job for us.
5067 For a description about the internals: @xref{lrecords}.
5068
5069 Our next candidates are the other objects that behave quite differently
5070 than everything else: the strings. They consists of two parts, a
5071 fixed-size portion (@code{struct Lisp_String}) holding the string's
5072 length, its property list and a pointer to the second part, and the
5073 actual string data, which is stored in string-chars blocks comparable to
5074 frob blocks. In this block, the data is not only freed, but also a
5075 compression of holes is made, i.e. all strings are relocated together.
5076 @xref{String}. This compacting phase is performed by the function
5077 @code{compact_string_chars}, the actual sweeping by the function
5078 @code{sweep_strings} is described below.
5079
5080 After that, the other types are swept step by step using functions
5081 @code{sweep_conses}, @code{sweep_bit_vectors_1},
5082 @code{sweep_compiled_functions}, @code{sweep_floats},
5083 @code{sweep_symbols}, @code{sweep_extents}, @code{sweep_markers} and
5084 @code{sweep_extents}.  They are the fixed-size types cons, floats,
5085 compiled-functions, symbol, marker, extent, and event stored in
5086 so-called "frob blocks", and therefore we can basically do the same on
5087 every type objects, using the same macros, especially defined only to
5088 handle everything with respect to fixed-size blocks. The only fixed-size
5089 type that is not handled here are the fixed-size portion of strings,
5090 because we took special care of them earlier.
5091
5092 The only big exceptions are bit vectors stored differently and
5093 therefore treated differently by the function @code{sweep_bit_vectors_1}
5094 described later.
5095
5096 At first, we need some brief information about how
5097 these fixed-size types are managed in general, in order to understand
5098 how the sweeping is done. They have all a fixed size, and are therefore
5099 stored in big blocks of memory - allocated at once - that can hold a
5100 certain amount of objects of one type. The macro
5101 @code{DECLARE_FIXED_TYPE_ALLOC} creates the suitable structures for
5102 every type. More precisely, we have the block struct
5103 (holding a pointer to the previous block @code{prev} and the
5104 objects in @code{block[]}), a pointer to current block
5105 (@code{current_..._block)}) and its last index
5106 (@code{current_..._block_index}), and a pointer to the free list that
5107 will be created. Also a macro @code{FIXED_TYPE_FROM_BLOCK} plus some
5108 related macros exists that are used to obtain a new object, either from
5109 the free list @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE_1} if there is an unused object
5110 of that type stored or by allocating a completely new block using
5111 @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE_FROM_BLOCK}.
5112
5113 The rest works as follows: all of them define a
5114 macro @code{UNMARK_...} that is used to unmark the object. They define a
5115 macro @code{ADDITIONAL_FREE_...} that defines additional work that has
5116 to be done when converting an object from in use to not in use (so far,
5117 only markers use it in order to unchain them). Then, they all call
5118 the macro @code{SWEEP_FIXED_TYPE_BLOCK} instantiated with their type name
5119 and their struct name.
5120
5121 This call in particular does the following: we go over all blocks
5122 starting with the current moving towards the oldest.
5123 For each block, we look at every object in it. If the object already
5124 freed (checked with @code{FREE_STRUCT_P} using the first pointer of the
5125 object), or if it is
5126 set to read only (@code{C_READONLY_RECORD_HEADER_P}, nothing must be
5127 done. If it is unmarked (checked with @code{MARKED_RECORD_HEADER_P}), it
5128 is put in the free list and set free (using the macro
5129 @code{FREE_FIXED_TYPE}, otherwise it stays in the block, but is unmarked
5130 (by @code{UNMARK_...}). While going through one block, we note if the
5131 whole block is empty. If so, the whole block is freed (using
5132 @code{xfree}) and the free list state is set to the state it had before
5133 handling this block.
5134
5135 @node sweep_lcrecords_1, compact_string_chars, gc_sweep, Garbage Collection - Step by Step
5136 @subsection @code{sweep_lcrecords_1}
5137 @cindex @code{sweep_lcrecords_1}
5138
5139 After nullifying the complete lcrecord statistics, we go over all
5140 lcrecords two separate times. They are all chained together in a list with
5141 a head called @code{all_lcrecords}.
5142
5143 The first loop calls for each object its @code{finalizer} method, but only
5144 in the case that it is not read only
5145 (@code{C_READONLY_RECORD_HEADER_P)}, it is not already marked
5146 (@code{MARKED_RECORD_HEADER_P}), it is not already in a free list (list of
5147 freed objects, field @code{free}) and finally it owns a finalizer
5148 method.
5149
5150 The second loop actually frees the appropriate objects again by iterating
5151 through the whole list. In case an object is read only or marked, it
5152 has to persist, otherwise it is manually freed by calling
5153 @code{xfree}. During this loop, the lcrecord statistics are kept up to
5154 date by calling @code{tick_lcrecord_stats} with the right arguments,
5155
5156 @node compact_string_chars, sweep_strings, sweep_lcrecords_1, Garbage Collection - Step by Step
5157 @subsection @code{compact_string_chars}
5158 @cindex @code{compact_string_chars}
5159
5160 The purpose of this function is to compact all the data parts of the
5161 strings that are held in so-called @code{string_chars_block}, i.e. the
5162 strings that do not exceed a certain maximal length.
5163
5164 The procedure with which this is done is as follows. We are keeping two
5165 positions in the @code{string_chars_block}s using two pointer/integer
5166 pairs, namely @code{from_sb}/@code{from_pos} and
5167 @code{to_sb}/@code{to_pos}. They stand for the actual positions, from
5168 where to where, to copy the actually handled string.
5169
5170 While going over all chained @code{string_char_block}s and their held
5171 strings, staring at @code{first_string_chars_block}, both pointers
5172 are advanced and eventually a string is copied from @code{from_sb} to
5173 @code{to_sb}, depending on the status of the pointed at strings.
5174
5175 More precisely, we can distinguish between the following actions.
5176 @itemize @bullet
5177 @item
5178 The string at @code{from_sb}'s position could be marked as free, which
5179 is indicated by an invalid pointer to the pointer that should point back
5180 to the fixed size string object, and which is checked by
5181 @code{FREE_STRUCT_P}. In this case, the @code{from_sb}/@code{from_pos}
5182 is advanced to the next string, and nothing has to be copied.
5183 @item
5184 Also, if a string object itself is unmarked, nothing has to be
5185 copied. We likewise advance the @code{from_sb}/@code{from_pos}
5186 pair as described above.
5187 @item
5188 In all other cases, we have a marked string at hand. The string data
5189 must be moved from the from-position to the to-position. In case
5190 there is not enough space in the actual @code{to_sb}-block, we advance
5191 this pointer to the beginning of the next block before copying. In case the
5192 from and to positions are different, we perform the
5193 actual copying using the library function @code{memmove}.
5194 @end itemize
5195
5196 After compacting, the pointer to the current
5197 @code{string_chars_block}, sitting in @code{current_string_chars_block},
5198 is reset on the last block to which we moved a string,
5199 i.e. @code{to_block}, and all remaining blocks (we know that they just
5200 carry garbage) are explicitly @code{xfree}d.
5201
5202 @node sweep_strings, sweep_bit_vectors_1, compact_string_chars, Garbage Collection - Step by Step
5203 @subsection @code{sweep_strings}
5204 @cindex @code{sweep_strings}
5205
5206 The sweeping for the fixed sized string objects is essentially exactly
5207 the same as it is for all other fixed size types. As before, the freeing
5208 into the suitable free list is done by using the macro
5209 @code{SWEEP_FIXED_SIZE_BLOCK} after defining the right macros
5210 @code{UNMARK_string} and @code{ADDITIONAL_FREE_string}. These two
5211 definitions are a little bit special compared to the ones used
5212 for the other fixed size types.
5213
5214 @code{UNMARK_string} is defined the same way except some additional code
5215 used for updating the bookkeeping information.
5216
5217 For strings, @code{ADDITIONAL_FREE_string} has to do something in
5218 addition: in case, the string was not allocated in a
5219 @code{string_chars_block} because it exceeded the maximal length, and
5220 therefore it was @code{malloc}ed separately, we know also @code{xfree}
5221 it explicitly.
5222
5223 @node sweep_bit_vectors_1,  , sweep_strings, Garbage Collection - Step by Step
5224 @subsection @code{sweep_bit_vectors_1}
5225 @cindex @code{sweep_bit_vectors_1}
5226
5227 Bit vectors are also one of the rare types that are @code{malloc}ed
5228 individually. Consequently, while sweeping, all further needless
5229 bit vectors must be freed by hand. This is done, as one might imagine,
5230 the expected way: since they are all registered in a list called
5231 @code{all_bit_vectors}, all elements of that list are traversed,
5232 all unmarked bit vectors are unlinked by calling @code{xfree} and all of
5233 them become unmarked.
5234 In addition, the bookkeeping information used for garbage
5235 collector's output purposes is updated.
5236
5237 @node Integers and Characters, Allocation from Frob Blocks, Garbage Collection - Step by Step, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5238 @section Integers and Characters
5239
5240   Integer and character Lisp objects are created from integers using the
5241 macros @code{XSETINT()} and @code{XSETCHAR()} or the equivalent
5242 functions @code{make_int()} and @code{make_char()}. (These are actually
5243 macros on most systems.)  These functions basically just do some moving
5244 of bits around, since the integral value of the object is stored
5245 directly in the @code{Lisp_Object}.
5246
5247   @code{XSETINT()} and the like will truncate values given to them that
5248 are too big; i.e. you won't get the value you expected but the tag bits
5249 will at least be correct.
5250
5251 @node Allocation from Frob Blocks, lrecords, Integers and Characters, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5252 @section Allocation from Frob Blocks
5253
5254 The uninitialized memory required by a @code{Lisp_Object} of a particular type
5255 is allocated using
5256 @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE()}.  This only occurs inside of the
5257 lowest-level object-creating functions in @file{alloc.c}:
5258 @code{Fcons()}, @code{make_float()}, @code{Fmake_byte_code()},
5259 @code{Fmake_symbol()}, @code{allocate_extent()},
5260 @code{allocate_event()}, @code{Fmake_marker()}, and
5261 @code{make_uninit_string()}.  The idea is that, for each type, there are
5262 a number of frob blocks (each 2K in size); each frob block is divided up
5263 into object-sized chunks.  Each frob block will have some of these
5264 chunks that are currently assigned to objects, and perhaps some that are
5265 free. (If a frob block has nothing but free chunks, it is freed at the
5266 end of the garbage collection cycle.)  The free chunks are stored in a
5267 free list, which is chained by storing a pointer in the first four bytes
5268 of the chunk. (Except for the free chunks at the end of the last frob
5269 block, which are handled using an index which points past the end of the
5270 last-allocated chunk in the last frob block.)
5271 @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE()} first tries to retrieve a chunk from the
5272 free list; if that fails, it calls
5273 @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE_FROM_BLOCK()}, which looks at the end of the
5274 last frob block for space, and creates a new frob block if there is
5275 none. (There are actually two versions of these macros, one of which is
5276 more defensive but less efficient and is used for error-checking.)
5277
5278 @node lrecords, Low-level allocation, Allocation from Frob Blocks, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5279 @section lrecords
5280
5281   [see @file{lrecord.h}]
5282
5283   All lrecords have at the beginning of their structure a @code{struct
5284 lrecord_header}.  This just contains a type number and some flags,
5285 including the mark bit.  All builtin type numbers are defined as
5286 constants in @code{enum lrecord_type}, to allow the compiler to generate
5287 more efficient code for @code{@var{type}P}.  The type number, thru the
5288 @code{lrecord_implementation_table}, gives access to a @code{struct
5289 lrecord_implementation}, which is a structure containing method pointers
5290 and such.  There is one of these for each type, and it is a global,
5291 constant, statically-declared structure that is declared in the
5292 @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION()} macro.
5293
5294   Simple lrecords (of type (b) above) just have a @code{struct
5295 lrecord_header} at their beginning.  lcrecords, however, actually have a
5296 @code{struct lcrecord_header}.  This, in turn, has a @code{struct
5297 lrecord_header} at its beginning, so sanity is preserved; but it also
5298 has a pointer used to chain all lcrecords together, and a special ID
5299 field used to distinguish one lcrecord from another. (This field is used
5300 only for debugging and could be removed, but the space gain is not
5301 significant.)
5302
5303   Simple lrecords are created using @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE()}, just
5304 like for other frob blocks.  The only change is that the implementation
5305 pointer must be initialized correctly. (The implementation structure for
5306 an lrecord, or rather the pointer to it, is named @code{lrecord_float},
5307 @code{lrecord_extent}, @code{lrecord_buffer}, etc.)
5308
5309   lcrecords are created using @code{alloc_lcrecord()}.  This takes a
5310 size to allocate and an implementation pointer. (The size needs to be
5311 passed because some lcrecords, such as window configurations, are of
5312 variable size.) This basically just @code{malloc()}s the storage,
5313 initializes the @code{struct lcrecord_header}, and chains the lcrecord
5314 onto the head of the list of all lcrecords, which is stored in the
5315 variable @code{all_lcrecords}.  The calls to @code{alloc_lcrecord()}
5316 generally occur in the lowest-level allocation function for each lrecord
5317 type.
5318
5319 Whenever you create an lrecord, you need to call either
5320 @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION()} or
5321 @code{DEFINE_LRECORD_SEQUENCE_IMPLEMENTATION()}.  This needs to be
5322 specified in a @file{.c} file, at the top level.  What this actually
5323 does is define and initialize the implementation structure for the
5324 lrecord. (And possibly declares a function @code{error_check_foo()} that
5325 implements the @code{XFOO()} macro when error-checking is enabled.)  The
5326 arguments to the macros are the actual type name (this is used to
5327 construct the C variable name of the lrecord implementation structure
5328 and related structures using the @samp{##} macro concatenation
5329 operator), a string that names the type on the Lisp level (this may not
5330 be the same as the C type name; typically, the C type name has
5331 underscores, while the Lisp string has dashes), various method pointers,
5332 and the name of the C structure that contains the object.  The methods
5333 are used to encapsulate type-specific information about the object, such
5334 as how to print it or mark it for garbage collection, so that it's easy
5335 to add new object types without having to add a specific case for each
5336 new type in a bunch of different places.
5337
5338   The difference between @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION()} and
5339 @code{DEFINE_LRECORD_SEQUENCE_IMPLEMENTATION()} is that the former is
5340 used for fixed-size object types and the latter is for variable-size
5341 object types.  Most object types are fixed-size; some complex
5342 types, however (e.g. window configurations), are variable-size.
5343 Variable-size object types have an extra method, which is called
5344 to determine the actual size of a particular object of that type.
5345 (Currently this is only used for keeping allocation statistics.)
5346
5347   For the purpose of keeping allocation statistics, the allocation
5348 engine keeps a list of all the different types that exist.  Note that,
5349 since @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION()} is a macro that is
5350 specified at top-level, there is no way for it to initialize the global
5351 data structures containing type information, like
5352 @code{lrecord_implementations_table}.  For this reason a call to
5353 @code{INIT_LRECORD_IMPLEMENTATION} must be added to the same source file
5354 containing @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION}, but instead of to the
5355 top level, to one of the init functions, typically
5356 @code{syms_of_@var{foo}.c}.  @code{INIT_LRECORD_IMPLEMENTATION} must be
5357 called before an object of this type is used.
5358
5359 The type number is also used to index into an array holding the number
5360 of objects of each type and the total memory allocated for objects of
5361 that type.  The statistics in this array are computed during the sweep
5362 stage.  These statistics are returned by the call to
5363 @code{garbage-collect}.
5364
5365   Note that for every type defined with a @code{DEFINE_LRECORD_*()}
5366 macro, there needs to be a @code{DECLARE_LRECORD_IMPLEMENTATION()}
5367 somewhere in a @file{.h} file, and this @file{.h} file needs to be
5368 included by @file{inline.c}.
5369
5370   Furthermore, there should generally be a set of @code{XFOOBAR()},
5371 @code{FOOBARP()}, etc. macros in a @file{.h} (or occasionally @file{.c})
5372 file.  To create one of these, copy an existing model and modify as
5373 necessary.
5374
5375   @strong{Please note:} If you define an lrecord in an external
5376 dynamically-loaded module, you must use @code{DECLARE_EXTERNAL_LRECORD},
5377 @code{DEFINE_EXTERNAL_LRECORD_IMPLEMENTATION}, and
5378 @code{DEFINE_EXTERNAL_LRECORD_SEQUENCE_IMPLEMENTATION} instead of the
5379 non-EXTERNAL forms. These macros will dynamically add new type numbers
5380 to the global enum that records them, whereas the non-EXTERNAL forms
5381 assume that the programmer has already inserted the correct type numbers
5382 into the enum's code at compile-time.
5383
5384   The various methods in the lrecord implementation structure are:
5385
5386 @enumerate
5387 @item
5388 @cindex mark method
5389 A @dfn{mark} method.  This is called during the marking stage and passed
5390 a function pointer (usually the @code{mark_object()} function), which is
5391 used to mark an object.  All Lisp objects that are contained within the
5392 object need to be marked by applying this function to them.  The mark
5393 method should also return a Lisp object, which should be either nil or
5394 an object to mark. (This can be used in lieu of calling
5395 @code{mark_object()} on the object, to reduce the recursion depth, and
5396 consequently should be the most heavily nested sub-object, such as a
5397 long list.)
5398
5399 @strong{Please note:} When the mark method is called, garbage collection
5400 is in progress, and special precautions need to be taken when accessing
5401 objects; see section (B) above.
5402
5403 If your mark method does not need to do anything, it can be
5404 @code{NULL}.
5405
5406 @item
5407 A @dfn{print} method.  This is called to create a printed representation
5408 of the object, whenever @code{princ}, @code{prin1}, or the like is
5409 called.  It is passed the object, a stream to which the output is to be
5410 directed, and an @code{escapeflag} which indicates whether the object's
5411 printed representation should be @dfn{escaped} so that it is
5412 readable. (This corresponds to the difference between @code{princ} and
5413 @code{prin1}.) Basically, @dfn{escaped} means that strings will have
5414 quotes around them and confusing characters in the strings such as
5415 quotes, backslashes, and newlines will be backslashed; and that special
5416 care will be taken to make symbols print in a readable fashion
5417 (e.g. symbols that look like numbers will be backslashed).  Other
5418 readable objects should perhaps pass @code{escapeflag} on when
5419 sub-objects are printed, so that readability is preserved when necessary
5420 (or if not, always pass in a 1 for @code{escapeflag}).  Non-readable
5421 objects should in general ignore @code{escapeflag}, except that some use
5422 it as an indication that more verbose output should be given.
5423
5424 Sub-objects are printed using @code{print_internal()}, which takes
5425 exactly the same arguments as are passed to the print method.
5426
5427 Literal C strings should be printed using @code{write_c_string()},
5428 or @code{write_string_1()} for non-null-terminated strings.
5429
5430 Functions that do not have a readable representation should check the
5431 @code{print_readably} flag and signal an error if it is set.
5432
5433 If you specify NULL for the print method, the
5434 @code{default_object_printer()} will be used.
5435
5436 @item
5437 A @dfn{finalize} method.  This is called at the beginning of the sweep
5438 stage on lcrecords that are about to be freed, and should be used to
5439 perform any extra object cleanup.  This typically involves freeing any
5440 extra @code{malloc()}ed memory associated with the object, releasing any
5441 operating-system and window-system resources associated with the object
5442 (e.g. pixmaps, fonts), etc.
5443
5444 The finalize method can be NULL if nothing needs to be done.
5445
5446 WARNING #1: The finalize method is also called at the end of the dump
5447 phase; this time with the for_disksave parameter set to non-zero.  The
5448 object is @emph{not} about to disappear, so you have to make sure to
5449 @emph{not} free any extra @code{malloc()}ed memory if you're going to
5450 need it later.  (Also, signal an error if there are any operating-system
5451 and window-system resources here, because they can't be dumped.)
5452
5453 Finalize methods should, as a rule, set to zero any pointers after
5454 they've been freed, and check to make sure pointers are not zero before
5455 freeing.  Although I'm pretty sure that finalize methods are not called
5456 twice on the same object (except for the @code{for_disksave} proviso),
5457 we've gotten nastily burned in some cases by not doing this.
5458
5459 WARNING #2: The finalize method is @emph{only} called for
5460 lcrecords, @emph{not} for simply lrecords.  If you need a
5461 finalize method for simple lrecords, you have to stick
5462 it in the @code{ADDITIONAL_FREE_foo()} macro in @file{alloc.c}.
5463
5464 WARNING #3: Things are in an @emph{extremely} bizarre state
5465 when @code{ADDITIONAL_FREE_foo()} is called, so you have to
5466 be incredibly careful when writing one of these functions.
5467 See the comment in @code{gc_sweep()}.  If you ever have to add
5468 one of these, consider using an lcrecord or dealing with
5469 the problem in a different fashion.
5470
5471 @item
5472 An @dfn{equal} method.  This compares the two objects for similarity,
5473 when @code{equal} is called.  It should compare the contents of the
5474 objects in some reasonable fashion.  It is passed the two objects and a
5475 @dfn{depth} value, which is used to catch circular objects.  To compare
5476 sub-Lisp-objects, call @code{internal_equal()} and bump the depth value
5477 by one.  If this value gets too high, a @code{circular-object} error
5478 will be signaled.
5479
5480 If this is NULL, objects are @code{equal} only when they are @code{eq},
5481 i.e. identical.
5482
5483 @item
5484 A @dfn{hash} method.  This is used to hash objects when they are to be
5485 compared with @code{equal}.  The rule here is that if two objects are
5486 @code{equal}, they @emph{must} hash to the same value; i.e. your hash
5487 function should use some subset of the sub-fields of the object that are
5488 compared in the ``equal'' method.  If you specify this method as
5489 @code{NULL}, the object's pointer will be used as the hash, which will
5490 @emph{fail} if the object has an @code{equal} method, so don't do this.
5491
5492 To hash a sub-Lisp-object, call @code{internal_hash()}.  Bump the
5493 depth by one, just like in the ``equal'' method.
5494
5495 To convert a Lisp object directly into a hash value (using
5496 its pointer), use @code{LISP_HASH()}.  This is what happens when
5497 the hash method is NULL.
5498
5499 To hash two or more values together into a single value, use
5500 @code{HASH2()}, @code{HASH3()}, @code{HASH4()}, etc.
5501
5502 @item
5503 @dfn{getprop}, @dfn{putprop}, @dfn{remprop}, and @dfn{plist} methods.
5504 These are used for object types that have properties.  I don't feel like
5505 documenting them here.  If you create one of these objects, you have to
5506 use different macros to define them,
5507 i.e. @code{DEFINE_LRECORD_IMPLEMENTATION_WITH_PROPS()} or
5508 @code{DEFINE_LRECORD_SEQUENCE_IMPLEMENTATION_WITH_PROPS()}.
5509
5510 @item
5511 A @dfn{size_in_bytes} method, when the object is of variable-size.
5512 (i.e. declared with a @code{_SEQUENCE_IMPLEMENTATION} macro.)  This should
5513 simply return the object's size in bytes, exactly as you might expect.
5514 For an example, see the methods for window configurations and opaques.
5515 @end enumerate
5516
5517 @node Low-level allocation, Cons, lrecords, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5518 @section Low-level allocation
5519
5520   Memory that you want to allocate directly should be allocated using
5521 @code{xmalloc()} rather than @code{malloc()}.  This implements
5522 error-checking on the return value, and once upon a time did some more
5523 vital stuff (i.e. @code{BLOCK_INPUT}, which is no longer necessary).
5524 Free using @code{xfree()}, and realloc using @code{xrealloc()}.  Note
5525 that @code{xmalloc()} will do a non-local exit if the memory can't be
5526 allocated. (Many functions, however, do not expect this, and thus XEmacs
5527 will likely crash if this happens.  @strong{This is a bug.}  If you can,
5528 you should strive to make your function handle this OK.  However, it's
5529 difficult in the general circumstance, perhaps requiring extra
5530 unwind-protects and such.)
5531
5532   Note that XEmacs provides two separate replacements for the standard
5533 @code{malloc()} library function.  These are called @dfn{old GNU malloc}
5534 (@file{malloc.c}) and @dfn{new GNU malloc} (@file{gmalloc.c}),
5535 respectively.  New GNU malloc is better in pretty much every way than
5536 old GNU malloc, and should be used if possible.  (It used to be that on
5537 some systems, the old one worked but the new one didn't.  I think this
5538 was due specifically to a bug in SunOS, which the new one now works
5539 around; so I don't think the old one ever has to be used any more.) The
5540 primary difference between both of these mallocs and the standard system
5541 malloc is that they are much faster, at the expense of increased space.
5542 The basic idea is that memory is allocated in fixed chunks of powers of
5543 two.  This allows for basically constant malloc time, since the various
5544 chunks can just be kept on a number of free lists. (The standard system
5545 malloc typically allocates arbitrary-sized chunks and has to spend some
5546 time, sometimes a significant amount of time, walking the heap looking
5547 for a free block to use and cleaning things up.)  The new GNU malloc
5548 improves on things by allocating large objects in chunks of 4096 bytes
5549 rather than in ever larger powers of two, which results in ever larger
5550 wastage.  There is a slight speed loss here, but it's of doubtful
5551 significance.
5552
5553   NOTE: Apparently there is a third-generation GNU malloc that is
5554 significantly better than the new GNU malloc, and should probably
5555 be included in XEmacs.
5556
5557   There is also the relocating allocator, @file{ralloc.c}.  This actually
5558 moves blocks of memory around so that the @code{sbrk()} pointer shrunk
5559 and virtual memory released back to the system.  On some systems,
5560 this is a big win.  On all systems, it causes a noticeable (and
5561 sometimes huge) speed penalty, so I turn it off by default.
5562 @file{ralloc.c} only works with the new GNU malloc in @file{gmalloc.c}.
5563 There are also two versions of @file{ralloc.c}, one that uses @code{mmap()}
5564 rather than block copies to move data around.  This purports to
5565 be faster, although that depends on the amount of data that would
5566 have had to be block copied and the system-call overhead for
5567 @code{mmap()}.  I don't know exactly how this works, except that the
5568 relocating-allocation routines are pretty much used only for
5569 the memory allocated for a buffer, which is the biggest consumer
5570 of space, esp. of space that may get freed later.
5571
5572   Note that the GNU mallocs have some ``memory warning'' facilities.
5573 XEmacs taps into them and issues a warning through the standard
5574 warning system, when memory gets to 75%, 85%, and 95% full.
5575 (On some systems, the memory warnings are not functional.)
5576
5577   Allocated memory that is going to be used to make a Lisp object
5578 is created using @code{allocate_lisp_storage()}.  This just calls
5579 @code{xmalloc()}.  It used to verify that the pointer to the memory can
5580 fit into a Lisp word, before the current Lisp object representation was
5581 introduced.  @code{allocate_lisp_storage()} is called by
5582 @code{alloc_lcrecord()}, @code{ALLOCATE_FIXED_TYPE()}, and the vector
5583 and bit-vector creation routines.  These routines also call
5584 @code{INCREMENT_CONS_COUNTER()} at the appropriate times; this keeps
5585 statistics on how much memory is allocated, so that garbage-collection
5586 can be invoked when the threshold is reached.
5587
5588 @node Cons, Vector, Low-level allocation, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5589 @section Cons
5590
5591   Conses are allocated in standard frob blocks.  The only thing to
5592 note is that conses can be explicitly freed using @code{free_cons()}
5593 and associated functions @code{free_list()} and @code{free_alist()}.  This
5594 immediately puts the conses onto the cons free list, and decrements
5595 the statistics on memory allocation appropriately.  This is used
5596 to good effect by some extremely commonly-used code, to avoid
5597 generating extra objects and thereby triggering GC sooner.
5598 However, you have to be @emph{extremely} careful when doing this.
5599 If you mess this up, you will get BADLY BURNED, and it has happened
5600 before.
5601
5602 @node Vector, Bit Vector, Cons, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5603 @section Vector
5604
5605   As mentioned above, each vector is @code{malloc()}ed individually, and
5606 all are threaded through the variable @code{all_vectors}.  Vectors are
5607 marked strangely during garbage collection, by kludging the size field.
5608 Note that the @code{struct Lisp_Vector} is declared with its
5609 @code{contents} field being a @emph{stretchy} array of one element.  It
5610 is actually @code{malloc()}ed with the right size, however, and access
5611 to any element through the @code{contents} array works fine.
5612
5613 @node Bit Vector, Symbol, Vector, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5614 @section Bit Vector
5615
5616   Bit vectors work exactly like vectors, except for more complicated
5617 code to access an individual bit, and except for the fact that bit
5618 vectors are lrecords while vectors are not. (The only difference here is
5619 that there's an lrecord implementation pointer at the beginning and the
5620 tag field in bit vector Lisp words is ``lrecord'' rather than
5621 ``vector''.)
5622
5623 @node Symbol, Marker, Bit Vector, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5624 @section Symbol
5625
5626   Symbols are also allocated in frob blocks.  Symbols in the awful
5627 horrible obarray structure are chained through their @code{next} field.
5628
5629 Remember that @code{intern} looks up a symbol in an obarray, creating
5630 one if necessary.
5631
5632 @node Marker, String, Symbol, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5633 @section Marker
5634
5635   Markers are allocated in frob blocks, as usual.  They are kept
5636 in a buffer unordered, but in a doubly-linked list so that they
5637 can easily be removed. (Formerly this was a singly-linked list,
5638 but in some cases garbage collection took an extraordinarily
5639 long time due to the O(N^2) time required to remove lots of
5640 markers from a buffer.) Markers are removed from a buffer in
5641 the finalize stage, in @code{ADDITIONAL_FREE_marker()}.
5642
5643 @node String, Compiled Function, Marker, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5644 @section String
5645
5646   As mentioned above, strings are a special case.  A string is logically
5647 two parts, a fixed-size object (containing the length, property list,
5648 and a pointer to the actual data), and the actual data in the string.
5649 The fixed-size object is a @code{struct Lisp_String} and is allocated in
5650 frob blocks, as usual.  The actual data is stored in special
5651 @dfn{string-chars blocks}, which are 8K blocks of memory.
5652 Currently-allocated strings are simply laid end to end in these
5653 string-chars blocks, with a pointer back to the @code{struct Lisp_String}
5654 stored before each string in the string-chars block.  When a new string
5655 needs to be allocated, the remaining space at the end of the last
5656 string-chars block is used if there's enough, and a new string-chars
5657 block is created otherwise.
5658
5659   There are never any holes in the string-chars blocks due to the string
5660 compaction and relocation that happens at the end of garbage collection.
5661 During the sweep stage of garbage collection, when objects are
5662 reclaimed, the garbage collector goes through all string-chars blocks,
5663 looking for unused strings.  Each chunk of string data is preceded by a
5664 pointer to the corresponding @code{struct Lisp_String}, which indicates
5665 both whether the string is used and how big the string is, i.e. how to
5666 get to the next chunk of string data.  Holes are compressed by
5667 block-copying the next string into the empty space and relocating the
5668 pointer stored in the corresponding @code{struct Lisp_String}.
5669 @strong{This means you have to be careful with strings in your code.}
5670 See the section above on @code{GCPRO}ing.
5671
5672   Note that there is one situation not handled: a string that is too big
5673 to fit into a string-chars block.  Such strings, called @dfn{big
5674 strings}, are all @code{malloc()}ed as their own block. (#### Although it
5675 would make more sense for the threshold for big strings to be somewhat
5676 lower, e.g. 1/2 or 1/4 the size of a string-chars block.  It seems that
5677 this was indeed the case formerly---indeed, the threshold was set at
5678 1/8---but Mly forgot about this when rewriting things for 19.8.)
5679
5680 Note also that the string data in string-chars blocks is padded as
5681 necessary so that proper alignment constraints on the @code{struct
5682 Lisp_String} back pointers are maintained.
5683
5684   Finally, strings can be resized.  This happens in Mule when a
5685 character is substituted with a different-length character, or during
5686 modeline frobbing. (You could also export this to Lisp, but it's not
5687 done so currently.) Resizing a string is a potentially tricky process.
5688 If the change is small enough that the padding can absorb it, nothing
5689 other than a simple memory move needs to be done.  Keep in mind,
5690 however, that the string can't shrink too much because the offset to the
5691 next string in the string-chars block is computed by looking at the
5692 length and rounding to the nearest multiple of four or eight.  If the
5693 string would shrink or expand beyond the correct padding, new string
5694 data needs to be allocated at the end of the last string-chars block and
5695 the data moved appropriately.  This leaves some dead string data, which
5696 is marked by putting a special marker of 0xFFFFFFFF in the @code{struct
5697 Lisp_String} pointer before the data (there's no real @code{struct
5698 Lisp_String} to point to and relocate), and storing the size of the dead
5699 string data (which would normally be obtained from the now-non-existent
5700 @code{struct Lisp_String}) at the beginning of the dead string data gap.
5701 The string compactor recognizes this special 0xFFFFFFFF marker and
5702 handles it correctly.
5703
5704 @node Compiled Function,  , String, Allocation of Objects in XEmacs Lisp
5705 @section Compiled Function
5706
5707   Not yet documented.
5708
5709
5710 @node Dumping, Events and the Event Loop, Allocation of Objects in XEmacs Lisp, Top
5711 @chapter Dumping
5712
5713 @section What is dumping and its justification
5714
5715 The C code of XEmacs is just a Lisp engine with a lot of built-in
5716 primitives useful for writing an editor.  The editor itself is written
5717 mostly in Lisp, and represents around 100K lines of code.  Loading and
5718 executing the initialization of all this code takes a bit a time (five
5719 to ten times the usual startup time of current xemacs) and requires
5720 having all the lisp source files around.  Having to reload them each
5721 time the editor is started would not be acceptable.
5722
5723 The traditional solution to this problem is called dumping: the build
5724 process first creates the lisp engine under the name @file{temacs}, then
5725 runs it until it has finished loading and initializing all the lisp
5726 code, and eventually creates a new executable called @file{xemacs}
5727 including both the object code in @file{temacs} and all the contents of
5728 the memory after the initialization.
5729
5730 This solution, while working, has a huge problem: the creation of the
5731 new executable from the actual contents of memory is an extremely
5732 system-specific process, quite error-prone, and which interferes with a
5733 lot of system libraries (like malloc).  It is even getting worse
5734 nowadays with libraries using constructors which are automatically
5735 called when the program is started (even before main()) which tend to
5736 crash when they are called multiple times, once before dumping and once
5737 after (IRIX 6.x libz.so pulls in some C++ image libraries thru
5738 dependencies which have this problem).  Writing the dumper is also one
5739 of the most difficult parts of porting XEmacs to a new operating system.
5740 Basically, `dumping' is an operation that is just not officially
5741 supported on many operating systems.
5742
5743 The aim of the portable dumper is to solve the same problem as the
5744 system-specific dumper, that is to be able to reload quickly, using only
5745 a small number of files, the fully initialized lisp part of the editor,
5746 without any system-specific hacks.
5747
5748 @menu
5749 * Overview::
5750 * Data descriptions::
5751 * Dumping phase::
5752 * Reloading phase::
5753 * Remaining issues::
5754 @end menu
5755
5756 @node Overview, Data descriptions, Dumping, Dumping
5757 @section Overview
5758
5759 The portable dumping system has to:
5760
5761 @enumerate
5762 @item
5763 At dump time, write all initialized, non-quickly-rebuildable data to a
5764 file [Note: currently named @file{xemacs.dmp}, but the name will
5765 change], along with all informations needed for the reloading.
5766
5767 @item
5768 When starting xemacs, reload the dump file, relocate it to its new
5769 starting address if needed, and reinitialize all pointers to this
5770 data.  Also, rebuild all the quickly rebuildable data.
5771 @end enumerate
5772
5773 @node Data descriptions, Dumping phase, Overview, Dumping
5774 @section Data descriptions
5775
5776 The more complex task of the dumper is to be able to write lisp objects
5777 (lrecords) and C structs to disk and reload them at a different address,
5778 updating all the pointers they include in the process.  This is done by
5779 using external data descriptions that give information about the layout
5780 of the structures in memory.
5781
5782 The specification of these descriptions is in lrecord.h.  A description
5783 of an lrecord is an array of struct lrecord_description.  Each of these
5784 structs include a type, an offset in the structure and some optional
5785 parameters depending on the type.  For instance, here is the string
5786 description:
5787
5788 @example
5789 static const struct lrecord_description string_description[] = @{
5790   @{ XD_BYTECOUNT,         offsetof (Lisp_String, size) @},
5791   @{ XD_OPAQUE_DATA_PTR,   offsetof (Lisp_String, data), XD_INDIRECT(0, 1) @},
5792   @{ XD_LISP_OBJECT,       offsetof (Lisp_String, plist) @},
5793   @{ XD_END @}
5794 @};
5795 @end example
5796
5797 The first line indicates a member of type Bytecount, which is used by
5798 the next, indirect directive.  The second means "there is a pointer to
5799 some opaque data in the field @code{data}".  The length of said data is
5800 given by the expression @code{XD_INDIRECT(0, 1)}, which means "the value
5801 in the 0th line of the description (welcome to C) plus one".  The third
5802 line means "there is a Lisp_Object member @code{plist} in the Lisp_String
5803 structure".  @code{XD_END} then ends the description.
5804
5805 This gives us all the information we need to move around what is pointed
5806 to by a structure (C or lrecord) and, by transitivity, everything that
5807 it points to.  The only missing information for dumping is the size of
5808 the structure.  For lrecords, this is part of the
5809 lrecord_implementation, so we don't need to duplicate it.  For C
5810 structures we use a struct struct_description, which includes a size
5811 field and a pointer to an associated array of lrecord_description.
5812
5813 @node Dumping phase, Reloading phase, Data descriptions, Dumping
5814 @section Dumping phase
5815
5816 Dumping is done by calling the function pdump() (in dumper.c) which is
5817 invoked from Fdump_emacs (in emacs.c).  This function performs a number
5818 of tasks.
5819
5820 @menu
5821 * Object inventory::
5822 * Address allocation::
5823 * The header::
5824 * Data dumping::
5825 * Pointers dumping::
5826 @end menu
5827
5828 @node Object inventory, Address allocation, Dumping phase, Dumping phase
5829 @subsection Object inventory
5830
5831 The first task is to build the list of the objects to dump.  This
5832 includes:
5833
5834 @itemize @bullet
5835 @item lisp objects
5836 @item C structures
5837 @end itemize
5838
5839 We end up with one @code{pdump_entry_list_elmt} per object group (arrays
5840 of C structs are kept together) which includes a pointer to the first
5841 object of the group, the per-object size and the count of objects in the
5842 group, along with some other information which is initialized later.
5843
5844 These entries are linked together in @code{pdump_entry_list} structures
5845 and can be enumerated thru either:
5846
5847 @enumerate
5848 @item
5849 the @code{pdump_object_table}, an array of @code{pdump_entry_list}, one
5850 per lrecord type, indexed by type number.
5851
5852 @item
5853 the @code{pdump_opaque_data_list}, used for the opaque data which does
5854 not include pointers, and hence does not need descriptions.
5855
5856 @item
5857 the @code{pdump_struct_table}, which is a vector of
5858 @code{struct_description}/@code{pdump_entry_list} pairs, used for
5859 non-opaque C structures.
5860 @end enumerate
5861
5862 This uses a marking strategy similar to the garbage collector.  Some
5863 differences though:
5864
5865 @enumerate
5866 @item
5867 We do not use the mark bit (which does not exist for C structures
5868 anyway), we use a big hash table instead.
5869
5870 @item
5871 We do not use the mark function of lrecords but instead rely on the
5872 external descriptions.  This happens essentially because we need to
5873 follow pointers to C structures and opaque data in addition to
5874 Lisp_Object members.
5875 @end enumerate
5876
5877 This is done by @code{pdump_register_object}, which handles Lisp_Object
5878 variables, and pdump_register_struct which handles C structures, which
5879 both delegate the description management to pdump_register_sub.
5880
5881 The hash table doubles as a map object to pdump_entry_list_elmt (i.e.
5882 allows us to look up a pdump_entry_list_elmt with the object it points
5883 to).  Entries are added with @code{pdump_add_entry()} and looked up with
5884 @code{pdump_get_entry()}.  There is no need for entry removal.  The hash
5885 value is computed quite basically from the object pointer by
5886 @code{pdump_make_hash()}.
5887
5888 The roots for the marking are:
5889
5890 @enumerate
5891 @item
5892 the @code{staticpro}'ed variables (there is a special @code{staticpro_nodump()}
5893 call for protected variables we do not want to dump).
5894
5895 @item
5896 the @code{pdump_wire}'d variables (@code{staticpro} is equivalent to
5897 @code{staticpro_nodump()} + @code{pdump_wire()}).
5898
5899 @item
5900 the @code{dumpstruct}'ed variables, which points to C structures.
5901 @end enumerate
5902
5903 This does not include the GCPRO'ed variables, the specbinds, the
5904 catchtags, the backlist, the redisplay or the profiling info, since we
5905 do not want to rebuild the actual chain of lisp calls which end up to
5906 the dump-emacs call, only the global variables.
5907
5908 Weak lists and weak hash tables are dumped as if they were their
5909 non-weak equivalent (without changing their type, of course).  This has
5910 not yet been a problem.
5911
5912 @node Address allocation, The header, Object inventory, Dumping phase
5913 @subsection Address allocation
5914
5915
5916 The next step is to allocate the offsets of each of the objects in the
5917 final dump file.  This is done by @code{pdump_allocate_offset()} which
5918 is called indirectly by @code{pdump_scan_by_alignment()}.
5919
5920 The strategy to deal with alignment problems uses these facts:
5921
5922 @enumerate
5923 @item
5924 real world alignment requirements are powers of two.
5925
5926 @item
5927 the C compiler is required to adjust the size of a struct so that you
5928 can have an array of them next to each other.  This means you can have a
5929 upper bound of the alignment requirements of a given structure by
5930 looking at which power of two its size is a multiple.
5931
5932 @item
5933 the non-variant part of variable size lrecords has an alignment
5934 requirement of 4.
5935 @end enumerate
5936
5937 Hence, for each lrecord type, C struct type or opaque data block the
5938 alignment requirement is computed as a power of two, with a minimum of
5939 2^2 for lrecords.  @code{pdump_scan_by_alignment()} then scans all the
5940 @code{pdump_entry_list_elmt}'s, the ones with the highest requirements
5941 first.  This ensures the best packing.
5942
5943 The maximum alignment requirement we take into account is 2^8.
5944
5945 @code{pdump_allocate_offset()} only has to do a linear allocation,
5946 starting at offset 256 (this leaves room for the header and keep the
5947 alignments happy).
5948
5949 @node The header, Data dumping, Address allocation, Dumping phase
5950 @subsection The header
5951
5952 The next step creates the file and writes a header with a signature and
5953 some random informations in it (number of staticpro, number of assigned
5954 lrecord types, etc...).  The reloc_address field, which indicates at
5955 which address the file should be loaded if we want to avoid post-reload
5956 relocation, is set to 0.  It then seeks to offset 256 (base offset for
5957 the objects).
5958
5959 @node Data dumping, Pointers dumping, The header, Dumping phase
5960 @subsection Data dumping
5961
5962 The data is dumped in the same order as the addresses were allocated by
5963 @code{pdump_dump_data()}, called from @code{pdump_scan_by_alignment()}.
5964 This function copies the data to a temporary buffer, relocates all
5965 pointers in the object to the addresses allocated in step Address
5966 Allocation, and writes it to the file.  Using the same order means that,
5967 if we are careful with lrecords whose size is not a multiple of 4, we
5968 are ensured that the object is always written at the offset in the file
5969 allocated in step Address Allocation.
5970
5971 @node Pointers dumping,  , Data dumping, Dumping phase
5972 @subsection Pointers dumping
5973
5974 A bunch of tables needed to reassign properly the global pointers are
5975 then written.  They are:
5976
5977 @enumerate
5978 @item
5979 the staticpro array
5980 @item
5981 the dumpstruct array
5982 @item
5983 the lrecord_implementation_table array
5984 @item
5985 a vector of all the offsets to the objects in the file that include a
5986 description (for faster relocation at reload time)
5987 @item
5988 the pdump_wired and pdump_wired_list arrays
5989 @end enumerate
5990
5991 For each of the arrays we write both the pointer to the variables and
5992 the relocated offset of the object they point to.  Since these variables
5993 are global, the pointers are still valid when restarting the program and
5994 are used to regenerate the global pointers.
5995
5996 The @code{pdump_wired_list} array is a special case.  The variables it
5997 points to are the head of weak linked lists of lisp objects of the same
5998 type.  Not all objects of this list are dumped so the relocated pointer
5999 we associate with them points to the first dumped object of the list, or
6000 Qnil if none is available.  This is also the reason why they are not
6001 used as roots for the purpose of object enumeration.
6002
6003 This is the end of the dumping part.
6004
6005 @node Reloading phase, Remaining issues, Dumping phase, Dumping
6006 @section Reloading phase
6007
6008 @subsection File loading
6009
6010 The file is mmap'ed in memory (which ensures a PAGESIZE alignment, at
6011 least 4096), or if mmap is unavailable or fails, a 256-bytes aligned
6012 malloc is done and the file is loaded.
6013
6014 Some variables are reinitialized from the values found in the header.
6015
6016 The difference between the actual loading address and the reloc_address
6017 is computed and will be used for all the relocations.
6018
6019
6020 @subsection Putting back the staticvec
6021
6022 The staticvec array is memcpy'd from the file and the variables it
6023 points to are reset to the relocated objects addresses.
6024
6025
6026 @subsection Putting back the dumpstructed variables
6027
6028 The variables pointed to by dumpstruct in the dump phase are reset to
6029 the right relocated object addresses.
6030
6031
6032 @subsection lrecord_implementations_table
6033
6034 The lrecord_implementations_table is reset to its dump time state and
6035 the right lrecord_type_index values are put in.
6036
6037
6038 @subsection Object relocation
6039
6040 All the objects are relocated using their description and their offset
6041 by @code{pdump_reloc_one}.  This step is unnecessary if the
6042 reloc_address is equal to the file loading address.
6043
6044
6045 @subsection Putting back the pdump_wire and pdump_wire_list variables
6046
6047 Same as Putting back the dumpstructed variables.
6048
6049
6050 @subsection Reorganize the hash tables
6051
6052 Since some of the hash values in the lisp hash tables are
6053 address-dependent, their layout is now wrong.  So we go through each of
6054 them and have them resorted by calling @code{pdump_reorganize_hash_table}.
6055
6056 @node Remaining issues,  , Reloading phase, Dumping
6057 @section Remaining issues
6058
6059 The build process will have to start a post-dump xemacs, ask it the
6060 loading address (which will, hopefully, be always the same between
6061 different xemacs invocations) and relocate the file to the new address.
6062 This way the object relocation phase will not have to be done, which
6063 means no writes in the objects and that, because of the use of mmap, the
6064 dumped data will be shared between all the xemacs running on the
6065 computer.
6066
6067 Some executable signature will be necessary to ensure that a given dump
6068 file is really associated with a given executable, or random crashes
6069 will occur.  Maybe a random number set at compile or configure time thru
6070 a define.  This will also allow for having differently-compiled xemacsen
6071 on the same system (mule and no-mule comes to mind).
6072
6073 The DOC file contents should probably end up in the dump file.
6074
6075
6076 @node Events and the Event Loop, Evaluation; Stack Frames; Bindings, Dumping, Top
6077 @chapter Events and the Event Loop
6078
6079 @menu
6080 * Introduction to Events::
6081 * Main Loop::
6082 * Specifics of the Event Gathering Mechanism::
6083 * Specifics About the Emacs Event::
6084 * The Event Stream Callback Routines::
6085 * Other Event Loop Functions::
6086 * Converting Events::
6087 * Dispatching Events; The Command Builder::
6088 @end menu
6089
6090 @node Introduction to Events, Main Loop, Events and the Event Loop, Events and the Event Loop
6091 @section Introduction to Events
6092
6093   An event is an object that encapsulates information about an
6094 interesting occurrence in the operating system.  Events are
6095 generated either by user action, direct (e.g. typing on the
6096 keyboard or moving the mouse) or indirect (moving another
6097 window, thereby generating an expose event on an Emacs frame),
6098 or as a result of some other typically asynchronous action happening,
6099 such as output from a subprocess being ready or a timer expiring.
6100 Events come into the system in an asynchronous fashion (typically
6101 through a callback being called) and are converted into a
6102 synchronous event queue (first-in, first-out) in a process that
6103 we will call @dfn{collection}.
6104
6105   Note that each application has its own event queue. (It is
6106 immaterial whether the collection process directly puts the
6107 events in the proper application's queue, or puts them into
6108 a single system queue, which is later split up.)
6109
6110   The most basic level of event collection is done by the
6111 operating system or window system.  Typically, XEmacs does
6112 its own event collection as well.  Often there are multiple
6113 layers of collection in XEmacs, with events from various
6114 sources being collected into a queue, which is then combined
6115 with other sources to go into another queue (i.e. a second
6116 level of collection), with perhaps another level on top of
6117 this, etc.
6118
6119   XEmacs has its own types of events (called @dfn{Emacs events}),
6120 which provides an abstract layer on top of the system-dependent
6121 nature of the most basic events that are received.  Part of the
6122 complex nature of the XEmacs event collection process involves
6123 converting from the operating-system events into the proper
6124 Emacs events---there may not be a one-to-one correspondence.
6125
6126   Emacs events are documented in @file{events.h}; I'll discuss them
6127 later.
6128
6129 @node Main Loop, Specifics of the Event Gathering Mechanism, Introduction to Events, Events and the Event Loop
6130 @section Main Loop
6131
6132   The @dfn{command loop} is the top-level loop that the editor is always
6133 running.  It loops endlessly, calling @code{next-event} to retrieve an
6134 event and @code{dispatch-event} to execute it. @code{dispatch-event} does
6135 the appropriate thing with non-user events (process, timeout,
6136 magic, eval, mouse motion); this involves calling a Lisp handler
6137 function, redrawing a newly-exposed part of a frame, reading
6138 subprocess output, etc.  For user events, @code{dispatch-event}
6139 looks up the event in relevant keymaps or menubars; when a
6140 full key sequence or menubar selection is reached, the appropriate
6141 function is executed. @code{dispatch-event} may have to keep state
6142 across calls; this is done in the ``command-builder'' structure
6143 associated with each console (remember, there's usually only
6144 one console), and the engine that looks up keystrokes and
6145 constructs full key sequences is called the @dfn{command builder}.
6146 This is documented elsewhere.
6147
6148   The guts of the command loop are in @code{command_loop_1()}.  This
6149 function doesn't catch errors, though---that's the job of
6150 @code{command_loop_2()}, which is a condition-case (i.e. error-trapping)
6151 wrapper around @code{command_loop_1()}.  @code{command_loop_1()} never
6152 returns, but may get thrown out of.
6153
6154   When an error occurs, @code{cmd_error()} is called, which usually
6155 invokes the Lisp error handler in @code{command-error}; however, a
6156 default error handler is provided if @code{command-error} is @code{nil}
6157 (e.g. during startup).  The purpose of the error handler is simply to
6158 display the error message and do associated cleanup; it does not need to
6159 throw anywhere.  When the error handler finishes, the condition-case in
6160 @code{command_loop_2()} will finish and @code{command_loop_2()} will
6161 reinvoke @code{command_loop_1()}.
6162
6163   @code{command_loop_2()} is invoked from three places: from
6164 @code{initial_command_loop()} (called from @code{main()} at the end of
6165 internal initialization), from the Lisp function @code{recursive-edit},
6166 and from @code{call_command_loop()}.
6167
6168   @code{call_command_loop()} is called when a macro is started and when
6169 the minibuffer is entered; normal termination of the macro or minibuffer
6170 causes a throw out of the recursive command loop. (To
6171 @code{execute-kbd-macro} for macros and @code{exit} for minibuffers.
6172 Note also that the low-level minibuffer-entering function,
6173 @code{read-minibuffer-internal}, provides its own error handling and
6174 does not need @code{command_loop_2()}'s error encapsulation; so it tells
6175 @code{call_command_loop()} to invoke @code{command_loop_1()} directly.)
6176
6177   Note that both read-minibuffer-internal and recursive-edit set up a
6178 catch for @code{exit}; this is why @code{abort-recursive-edit}, which
6179 throws to this catch, exits out of either one.
6180
6181   @code{initial_command_loop()}, called from @code{main()}, sets up a
6182 catch for @code{top-level} when invoking @code{command_loop_2()},
6183 allowing functions to throw all the way to the top level if they really
6184 need to.  Before invoking @code{command_loop_2()},
6185 @code{initial_command_loop()} calls @code{top_level_1()}, which handles
6186 all of the startup stuff (creating the initial frame, handling the
6187 command-line options, loading the user's @file{.emacs} file, etc.).  The
6188 function that actually does this is in Lisp and is pointed to by the
6189 variable @code{top-level}; normally this function is
6190 @code{normal-top-level}.  @code{top_level_1()} is just an error-handling
6191 wrapper similar to @code{command_loop_2()}.  Note also that
6192 @code{initial_command_loop()} sets up a catch for @code{top-level} when
6193 invoking @code{top_level_1()}, just like when it invokes
6194 @code{command_loop_2()}.
6195
6196 @node Specifics of the Event Gathering Mechanism, Specifics About the Emacs Event, Main Loop, Events and the Event Loop
6197 @section Specifics of the Event Gathering Mechanism
6198
6199   Here is an approximate diagram of the collection processes
6200 at work in XEmacs, under TTY's (TTY's are simpler than X
6201 so we'll look at this first):
6202
6203 @noindent
6204 @example
6205  asynch.      asynch.    asynch.   asynch.             [Collectors in
6206 kbd events  kbd events   process   process                the OS]
6207       |         |         output    output
6208       |         |           |         |
6209       |         |           |         |      SIGINT,   [signal handlers
6210       |         |           |         |      SIGQUIT,     in XEmacs]
6211       V         V           V         V      SIGWINCH,
6212      file      file        file      file    SIGALRM
6213      desc.     desc.       desc.     desc.     |
6214      (TTY)     (TTY)       (pipe)    (pipe)    |
6215       |          |          |         |      fake    timeouts
6216       |          |          |         |      file        |
6217       |          |          |         |      desc.       |
6218       |          |          |         |      (pipe)      |
6219       |          |          |         |        |         |
6220       |          |          |         |        |         |
6221       |          |          |         |        |         |
6222       V          V          V         V        V         V
6223       ------>-----------<----------------<----------------
6224                   |
6225                   |
6226                   | [collected using select() in emacs_tty_next_event()
6227                   |  and converted to the appropriate Emacs event]
6228                   |
6229                   |
6230                   V          (above this line is TTY-specific)
6231                 Emacs -----------------------------------------------
6232                 event (below this line is the generic event mechanism)
6233                   |
6234                   |
6235 was there     if not, call
6236 a SIGINT?  emacs_tty_next_event()
6237     |             |
6238     |             |
6239     |             |
6240     V             V
6241     --->------<----
6242            |
6243            |     [collected in event_stream_next_event();
6244            |      SIGINT is converted using maybe_read_quit_event()]
6245            V
6246          Emacs
6247          event
6248            |
6249            \---->------>----- maybe_kbd_translate() ---->---\
6250                                                             |
6251                                                             |
6252                                                             |
6253      command event queue                                    |
6254                                                if not from command
6255   (contains events that were                   event queue, call
6256   read earlier but not processed,              event_stream_next_event()
6257   typically when waiting in a                               |
6258   sit-for, sleep-for, etc. for                              |
6259  a particular event to be received)                         |
6260                |                                            |
6261                |                                            |
6262                V                                            V
6263                ---->------------------------------------<----
6264                                                |
6265                                                | [collected in
6266                                                |  next_event_internal()]
6267                                                |
6268  unread-     unread-       event from          |
6269  command-    command-       keyboard       else, call
6270  events      event           macro      next_event_internal()
6271    |           |               |               |
6272    |           |               |               |
6273    |           |               |               |
6274    V           V               V               V
6275    --------->----------------------<------------
6276                      |
6277                      |      [collected in `next-event', which may loop
6278                      |       more than once if the event it gets is on
6279                      |       a dead frame, device, etc.]
6280                      |
6281                      |
6282                      V
6283             feed into top-level event loop,
6284             which repeatedly calls `next-event'
6285             and then dispatches the event
6286             using `dispatch-event'
6287 @end example
6288
6289 Notice the separation between TTY-specific and generic event mechanism.
6290 When using the Xt-based event loop, the TTY-specific stuff is replaced
6291 but the rest stays the same.
6292
6293 It's also important to realize that only one different kind of
6294 system-specific event loop can be operating at a time, and must be able
6295 to receive all kinds of events simultaneously.  For the two existing
6296 event loops (implemented in @file{event-tty.c} and @file{event-Xt.c},
6297 respectively), the TTY event loop @emph{only} handles TTY consoles,
6298 while the Xt event loop handles @emph{both} TTY and X consoles.  This
6299 situation is different from all of the output handlers, where you simply
6300 have one per console type.
6301
6302   Here's the Xt Event Loop Diagram (notice that below a certain point,
6303 it's the same as the above diagram):
6304
6305 @example
6306 asynch. asynch. asynch. asynch.                 [Collectors in
6307  kbd     kbd    process process                    the OS]
6308 events  events  output  output
6309   |       |       |       |
6310   |       |       |       |     asynch. asynch. [Collectors in the
6311   |       |       |       |       X        X     OS and X Window System]
6312   |       |       |       |     events  events
6313   |       |       |       |       |        |
6314   |       |       |       |       |        |
6315   |       |       |       |       |        |    SIGINT, [signal handlers
6316   |       |       |       |       |        |    SIGQUIT,   in XEmacs]
6317   |       |       |       |       |        |    SIGWINCH,
6318   |       |       |       |       |        |    SIGALRM
6319   |       |       |       |       |        |       |
6320   |       |       |       |       |        |       |
6321   |       |       |       |       |        |       |      timeouts
6322   |       |       |       |       |        |       |          |
6323   |       |       |       |       |        |       |          |
6324   |       |       |       |       |        |       V          |
6325   V       V       V       V       V        V      fake        |
6326  file    file    file    file    file     file    file        |
6327  desc.   desc.   desc.   desc.   desc.    desc.   desc.       |
6328  (TTY)   (TTY)   (pipe)  (pipe) (socket) (socket) (pipe)      |
6329   |       |       |       |       |        |       |          |
6330   |       |       |       |       |        |       |          |
6331   |       |       |       |       |        |       |          |
6332   V       V       V       V       V        V       V          V
6333   --->----------------------------------------<---------<------
6334        |              |               |
6335        |              |               |[collected using select() in
6336        |              |               | _XtWaitForSomething(), called
6337        |              |               | from XtAppProcessEvent(), called
6338        |              |               | in emacs_Xt_next_event();
6339        |              |               | dispatched to various callbacks]
6340        |              |               |
6341        |              |               |
6342   emacs_Xt_        p_s_callback(),    | [popup_selection_callback]
6343   event_handler()  x_u_v_s_callback(),| [x_update_vertical_scrollbar_
6344        |           x_u_h_s_callback(),|  callback]
6345        |           search_callback()  | [x_update_horizontal_scrollbar_
6346        |              |               |  callback]
6347        |              |               |
6348        |              |               |
6349   enqueue_Xt_       signal_special_   |
6350   dispatch_event()  Xt_user_event()   |
6351   [maybe multiple     |               |
6352    times, maybe 0     |               |
6353    times]             |               |
6354        |            enqueue_Xt_       |
6355        |            dispatch_event()  |
6356        |              |               |
6357        |              |               |
6358        V              V               |
6359        -->----------<--               |
6360               |                       |
6361               |                       |
6362            dispatch             Xt_what_callback()
6363            event                  sets flags
6364            queue                      |
6365               |                       |
6366               |                       |
6367               |                       |
6368               |                       |
6369               ---->-----------<--------
6370                    |
6371                    |
6372                    |     [collected and converted as appropriate in
6373                    |            emacs_Xt_next_event()]
6374                    |
6375                    |
6376                    V          (above this line is Xt-specific)
6377                  Emacs ------------------------------------------------
6378                  event (below this line is the generic event mechanism)
6379                    |
6380                    |
6381 was there      if not, call
6382 a SIGINT?   emacs_Xt_next_event()
6383     |              |
6384     |              |
6385     |              |
6386     V              V
6387     --->-------<----
6388            |
6389            |        [collected in event_stream_next_event();
6390            |         SIGINT is converted using maybe_read_quit_event()]
6391            V
6392          Emacs
6393          event
6394            |
6395            \---->------>----- maybe_kbd_translate() -->-----\
6396                                                             |
6397                                                             |
6398                                                             |
6399      command event queue                                    |
6400                                               if not from command
6401   (contains events that were                  event queue, call
6402   read earlier but not processed,             event_stream_next_event()
6403   typically when waiting in a                               |
6404   sit-for, sleep-for, etc. for                              |
6405  a particular event to be received)                         |
6406                |                                            |
6407                |                                            |
6408                V                                            V
6409                ---->----------------------------------<------
6410                                                |
6411                                                | [collected in
6412                                                |  next_event_internal()]
6413                                                |
6414  unread-     unread-       event from          |
6415  command-    command-       keyboard       else, call
6416  events      event           macro      next_event_internal()
6417    |           |               |               |
6418    |           |               |               |
6419    |           |               |               |
6420    V           V               V               V
6421    --------->----------------------<------------
6422                      |
6423                      |      [collected in `next-event', which may loop
6424                      |       more than once if the event it gets is on
6425                      |       a dead frame, device, etc.]
6426                      |
6427                      |
6428                      V
6429             feed into top-level event loop,
6430             which repeatedly calls `next-event'
6431             and then dispatches the event
6432             using `dispatch-event'
6433 @end example
6434
6435 @node Specifics About the Emacs Event, The Event Stream Callback Routines, Specifics of the Event Gathering Mechanism, Events and the Event Loop
6436 @section Specifics About the Emacs Event
6437
6438 @node The Event Stream Callback Routines, Other Event Loop Functions, Specifics About the Emacs Event, Events and the Event Loop
6439 @section The Event Stream Callback Routines
6440
6441 @node Other Event Loop Functions, Converting Events, The Event Stream Callback Routines, Events and the Event Loop
6442 @section Other Event Loop Functions
6443
6444   @code{detect_input_pending()} and @code{input-pending-p} look for
6445 input by calling @code{event_stream->event_pending_p} and looking in
6446 @code{[V]unread-command-event} and the @code{command_event_queue} (they
6447 do not check for an executing keyboard macro, though).
6448
6449   @code{discard-input} cancels any command events pending (and any
6450 keyboard macros currently executing), and puts the others onto the
6451 @code{command_event_queue}.  There is a comment about a ``race
6452 condition'', which is not a good sign.
6453
6454   @code{next-command-event} and @code{read-char} are higher-level
6455 interfaces to @code{next-event}.  @code{next-command-event} gets the
6456 next @dfn{command} event (i.e.  keypress, mouse event, menu selection,
6457 or scrollbar action), calling @code{dispatch-event} on any others.
6458 @code{read-char} calls @code{next-command-event} and uses
6459 @code{event_to_character()} to return the character equivalent.  With
6460 the right kind of input method support, it is possible for (read-char)
6461 to return a Kanji character.
6462
6463 @node Converting Events, Dispatching Events; The Command Builder, Other Event Loop Functions, Events and the Event Loop
6464 @section Converting Events
6465
6466   @code{character_to_event()}, @code{event_to_character()},
6467 @code{event-to-character}, and @code{character-to-event} convert between
6468 characters and keypress events corresponding to the characters.  If the
6469 event was not a keypress, @code{event_to_character()} returns -1 and
6470 @code{event-to-character} returns @code{nil}.  These functions convert
6471 between character representation and the split-up event representation
6472 (keysym plus mod keys).
6473
6474 @node Dispatching Events; The Command Builder,  , Converting Events, Events and the Event Loop
6475 @section Dispatching Events; The Command Builder
6476
6477 Not yet documented.
6478
6479 @node Evaluation; Stack Frames; Bindings, Symbols and Variables, Events and the Event Loop, Top
6480 @chapter Evaluation; Stack Frames; Bindings
6481
6482 @menu
6483 * Evaluation::
6484 * Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects::
6485 * Simple Special Forms::
6486 * Catch and Throw::
6487 @end menu
6488
6489 @node Evaluation, Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects, Evaluation; Stack Frames; Bindings, Evaluation; Stack Frames; Bindings
6490 @section Evaluation
6491
6492   @code{Feval()} evaluates the form (a Lisp object) that is passed to
6493 it.  Note that evaluation is only non-trivial for two types of objects:
6494 symbols and conses.  A symbol is evaluated simply by calling
6495 @code{symbol-value} on it and returning the value.
6496
6497   Evaluating a cons means calling a function.  First, @code{eval} checks
6498 to see if garbage-collection is necessary, and calls
6499 @code{garbage_collect_1()} if so.  It then increases the evaluation
6500 depth by 1 (@code{lisp_eval_depth}, which is always less than
6501 @code{max_lisp_eval_depth}) and adds an element to the linked list of
6502 @code{struct backtrace}'s (@code{backtrace_list}).  Each such structure
6503 contains a pointer to the function being called plus a list of the
6504 function's arguments.  Originally these values are stored unevalled, and
6505 as they are evaluated, the backtrace structure is updated.  Garbage
6506 collection pays attention to the objects pointed to in the backtrace
6507 structures (garbage collection might happen while a function is being
6508 called or while an argument is being evaluated, and there could easily
6509 be no other references to the arguments in the argument list; once an
6510 argument is evaluated, however, the unevalled version is not needed by
6511 eval, and so the backtrace structure is changed).
6512
6513 At this point, the function to be called is determined by looking at
6514 the car of the cons (if this is a symbol, its function definition is
6515 retrieved and the process repeated).  The function should then consist
6516 of either a @code{Lisp_Subr} (built-in function written in C), a
6517 @code{Lisp_Compiled_Function} object, or a cons whose car is one of the
6518 symbols @code{autoload}, @code{macro} or @code{lambda}.
6519
6520 If the function is a @code{Lisp_Subr}, the lisp object points to a
6521 @code{struct Lisp_Subr} (created by @code{DEFUN()}), which contains a
6522 pointer to the C function, a minimum and maximum number of arguments
6523 (or possibly the special constants @code{MANY} or @code{UNEVALLED}), a
6524 pointer to the symbol referring to that subr, and a couple of other
6525 things.  If the subr wants its arguments @code{UNEVALLED}, they are
6526 passed raw as a list.  Otherwise, an array of evaluated arguments is
6527 created and put into the backtrace structure, and either passed whole
6528 (@code{MANY}) or each argument is passed as a C argument.
6529
6530 If the function is a @code{Lisp_Compiled_Function},
6531 @code{funcall_compiled_function()} is called.  If the function is a
6532 lambda list, @code{funcall_lambda()} is called.  If the function is a
6533 macro, [..... fill in] is done.  If the function is an autoload,
6534 @code{do_autoload()} is called to load the definition and then eval
6535 starts over [explain this more].
6536
6537 When @code{Feval()} exits, the evaluation depth is reduced by one, the
6538 debugger is called if appropriate, and the current backtrace structure
6539 is removed from the list.
6540
6541 Both @code{funcall_compiled_function()} and @code{funcall_lambda()} need
6542 to go through the list of formal parameters to the function and bind
6543 them to the actual arguments, checking for @code{&rest} and
6544 @code{&optional} symbols in the formal parameters and making sure the
6545 number of actual arguments is correct.
6546 @code{funcall_compiled_function()} can do this a little more
6547 efficiently, since the formal parameter list can be checked for sanity
6548 when the compiled function object is created.
6549
6550 @code{funcall_lambda()} simply calls @code{Fprogn} to execute the code
6551 in the lambda list.
6552
6553 @code{funcall_compiled_function()} calls the real byte-code interpreter
6554 @code{execute_optimized_program()} on the byte-code instructions, which
6555 are converted into an internal form for faster execution.
6556
6557 When a compiled function is executed for the first time by
6558 @code{funcall_compiled_function()}, or during the dump phase of building
6559 XEmacs, the byte-code instructions are converted from a
6560 @code{Lisp_String} (which is inefficient to access, especially in the
6561 presence of MULE) into a @code{Lisp_Opaque} object containing an array
6562 of unsigned char, which can be directly executed by the byte-code
6563 interpreter.  At this time the byte code is also analyzed for validity
6564 and transformed into a more optimized form, so that
6565 @code{execute_optimized_program()} can really fly.
6566
6567 Here are some of the optimizations performed by the internal byte-code
6568 transformer:
6569 @enumerate
6570 @item
6571 References to the @code{constants} array are checked for out-of-range
6572 indices, so that the byte interpreter doesn't have to.
6573 @item
6574 References to the @code{constants} array that will be used as a Lisp
6575 variable are checked for being correct non-constant (i.e. not @code{t},
6576 @code{nil}, or @code{keywordp}) symbols, so that the byte interpreter
6577 doesn't have to.
6578 @item
6579 The maximum number of variable bindings in the byte-code is
6580 pre-computed, so that space on the @code{specpdl} stack can be
6581 pre-reserved once for the whole function execution.
6582 @item
6583 All byte-code jumps are relative to the current program counter instead
6584 of the start of the program, thereby saving a register.
6585 @item
6586 One-byte relative jumps are converted from the byte-code form of unsigned
6587 chars offset by 127 to machine-friendly signed chars.
6588 @end enumerate
6589
6590 Of course, this transformation of the @code{instructions} should not be
6591 visible to the user, so @code{Fcompiled_function_instructions()} needs
6592 to know how to convert the optimized opaque object back into a Lisp
6593 string that is identical to the original string from the @file{.elc}
6594 file.  (Actually, the resulting string may (rarely) contain slightly
6595 different, yet equivalent, byte code.)
6596
6597 @code{Ffuncall()} implements Lisp @code{funcall}.  @code{(funcall fun
6598 x1 x2 x3 ...)} is equivalent to @code{(eval (list fun (quote x1) (quote
6599 x2) (quote x3) ...))}.  @code{Ffuncall()} contains its own code to do
6600 the evaluation, however, and is very similar to @code{Feval()}.
6601
6602 From the performance point of view, it is worth knowing that most of the
6603 time in Lisp evaluation is spent executing @code{Lisp_Subr} and
6604 @code{Lisp_Compiled_Function} objects via @code{Ffuncall()} (not
6605 @code{Feval()}).
6606
6607 @code{Fapply()} implements Lisp @code{apply}, which is very similar to
6608 @code{funcall} except that if the last argument is a list, the result is the
6609 same as if each of the arguments in the list had been passed separately.
6610 @code{Fapply()} does some business to expand the last argument if it's a
6611 list, then calls @code{Ffuncall()} to do the work.
6612
6613 @code{apply1()}, @code{call0()}, @code{call1()}, @code{call2()}, and
6614 @code{call3()} call a function, passing it the argument(s) given (the
6615 arguments are given as separate C arguments rather than being passed as
6616 an array).  @code{apply1()} uses @code{Fapply()} while the others use
6617 @code{Ffuncall()} to do the real work.
6618
6619 @node Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects, Simple Special Forms, Evaluation, Evaluation; Stack Frames; Bindings
6620 @section Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects
6621
6622 @example
6623 struct specbinding
6624 @{
6625   Lisp_Object symbol;
6626   Lisp_Object old_value;
6627   Lisp_Object (*func) (Lisp_Object); /* for unwind-protect */
6628 @};
6629 @end example
6630
6631   @code{struct specbinding} is used for local-variable bindings and
6632 unwind-protects.  @code{specpdl} holds an array of @code{struct specbinding}'s,
6633 @code{specpdl_ptr} points to the beginning of the free bindings in the
6634 array, @code{specpdl_size} specifies the total number of binding slots
6635 in the array, and @code{max_specpdl_size} specifies the maximum number
6636 of bindings the array can be expanded to hold.  @code{grow_specpdl()}
6637 increases the size of the @code{specpdl} array, multiplying its size by
6638 2 but never exceeding @code{max_specpdl_size} (except that if this
6639 number is less than 400, it is first set to 400).
6640
6641   @code{specbind()} binds a symbol to a value and is used for local
6642 variables and @code{let} forms.  The symbol and its old value (which
6643 might be @code{Qunbound}, indicating no prior value) are recorded in the
6644 specpdl array, and @code{specpdl_size} is increased by 1.
6645
6646   @code{record_unwind_protect()} implements an @dfn{unwind-protect},
6647 which, when placed around a section of code, ensures that some specified
6648 cleanup routine will be executed even if the code exits abnormally
6649 (e.g. through a @code{throw} or quit).  @code{record_unwind_protect()}
6650 simply adds a new specbinding to the @code{specpdl} array and stores the
6651 appropriate information in it.  The cleanup routine can either be a C
6652 function, which is stored in the @code{func} field, or a @code{progn}
6653 form, which is stored in the @code{old_value} field.
6654
6655   @code{unbind_to()} removes specbindings from the @code{specpdl} array
6656 until the specified position is reached.  Each specbinding can be one of
6657 three types:
6658
6659 @enumerate
6660 @item
6661 an unwind-protect with a C cleanup function (@code{func} is not 0, and
6662 @code{old_value} holds an argument to be passed to the function);
6663 @item
6664 an unwind-protect with a Lisp form (@code{func} is 0, @code{symbol}
6665 is @code{nil}, and @code{old_value} holds the form to be executed with
6666 @code{Fprogn()}); or
6667 @item
6668 a local-variable binding (@code{func} is 0, @code{symbol} is not
6669 @code{nil}, and @code{old_value} holds the old value, which is stored as
6670 the symbol's value).
6671 @end enumerate
6672
6673 @node Simple Special Forms, Catch and Throw, Dynamic Binding; The specbinding Stack; Unwind-Protects, Evaluation; Stack Frames; Bindings
6674 @section Simple Special Forms
6675
6676 @code{or}, @code{and}, @code{if}, @code{cond}, @code{progn},
6677 @code{prog1}, @code{prog2}, @code{setq}, @code{quote}, @code{function},
6678 @code{let*}, @code{let}, @code{while}
6679
6680 All of these are very simple and work as expected, calling
6681 @code{Feval()} or @code{Fprogn()} as necessary and (in the case of
6682 @code{let} and @code{let*}) using @code{specbind()} to create bindings
6683 and @code{unbind_to()} to undo the bindings when finished.
6684
6685 Note that, with the exception of @code{Fprogn}, these functions are
6686 typically called in real life only in interpreted code, since the byte
6687 compiler knows how to convert calls to these functions directly into
6688 byte code.
6689
6690 @node Catch and Throw,  , Simple Special Forms, Evaluation; Stack Frames; Bindings
6691 @section Catch and Throw
6692
6693 @example
6694 struct catchtag
6695 @{
6696   Lisp_Object tag;
6697   Lisp_Object val;
6698   struct catchtag *next;
6699   struct gcpro *gcpro;
6700   jmp_buf jmp;
6701   struct backtrace *backlist;
6702   int lisp_eval_depth;
6703   int pdlcount;
6704 @};
6705 @end example
6706
6707   @code{catch} is a Lisp function that places a catch around a body of
6708 code.  A catch is a means of non-local exit from the code.  When a catch
6709 is created, a tag is specified, and executing a @code{throw} to this tag
6710 will exit from the body of code caught with this tag, and its value will
6711 be the value given in the call to @code{throw}.  If there is no such
6712 call, the code will be executed normally.
6713
6714   Information pertaining to a catch is held in a @code{struct catchtag},
6715 which is placed at the head of a linked list pointed to by
6716 @code{catchlist}.  @code{internal_catch()} is passed a C function to
6717 call (@code{Fprogn()} when Lisp @code{catch} is called) and arguments to
6718 give it, and places a catch around the function.  Each @code{struct
6719 catchtag} is held in the stack frame of the @code{internal_catch()}
6720 instance that created the catch.
6721
6722   @code{internal_catch()} is fairly straightforward.  It stores into the
6723 @code{struct catchtag} the tag name and the current values of
6724 @code{backtrace_list}, @code{lisp_eval_depth}, @code{gcprolist}, and the
6725 offset into the @code{specpdl} array, sets a jump point with @code{_setjmp()}
6726 (storing the jump point into the @code{struct catchtag}), and calls the
6727 function.  Control will return to @code{internal_catch()} either when
6728 the function exits normally or through a @code{_longjmp()} to this jump
6729 point.  In the latter case, @code{throw} will store the value to be
6730 returned into the @code{struct catchtag} before jumping.  When it's
6731 done, @code{internal_catch()} removes the @code{struct catchtag} from
6732 the catchlist and returns the proper value.
6733
6734   @code{Fthrow()} goes up through the catchlist until it finds one with
6735 a matching tag.  It then calls @code{unbind_catch()} to restore
6736 everything to what it was when the appropriate catch was set, stores the
6737 return value in the @code{struct catchtag}, and jumps (with
6738 @code{_longjmp()}) to its jump point.
6739
6740   @code{unbind_catch()} removes all catches from the catchlist until it
6741 finds the correct one.  Some of the catches might have been placed for
6742 error-trapping, and if so, the appropriate entries on the handlerlist
6743 must be removed (see ``errors'').  @code{unbind_catch()} also restores
6744 the values of @code{gcprolist}, @code{backtrace_list}, and
6745 @code{lisp_eval}, and calls @code{unbind_to()} to undo any specbindings
6746 created since the catch.
6747
6748
6749 @node Symbols and Variables, Buffers and Textual Representation, Evaluation; Stack Frames; Bindings, Top
6750 @chapter Symbols and Variables
6751
6752 @menu
6753 * Introduction to Symbols::
6754 * Obarrays::
6755 * Symbol Values::
6756 @end menu
6757
6758 @node Introduction to Symbols, Obarrays, Symbols and Variables, Symbols and Variables
6759 @section Introduction to Symbols
6760
6761   A symbol is basically just an object with four fields: a name (a
6762 string), a value (some Lisp object), a function (some Lisp object), and
6763 a property list (usually a list of alternating keyword/value pairs).
6764 What makes symbols special is that there is usually only one symbol with
6765 a given name, and the symbol is referred to by name.  This makes a
6766 symbol a convenient way of calling up data by name, i.e. of implementing
6767 variables. (The variable's value is stored in the @dfn{value slot}.)
6768 Similarly, functions are referenced by name, and the definition of the
6769 function is stored in a symbol's @dfn{function slot}.  This means that
6770 there can be a distinct function and variable with the same name.  The
6771 property list is used as a more general mechanism of associating
6772 additional values with particular names, and once again the namespace is
6773 independent of the function and variable namespaces.
6774
6775 @node Obarrays, Symbol Values, Introduction to Symbols, Symbols and Variables
6776 @section Obarrays
6777
6778   The identity of symbols with their names is accomplished through a
6779 structure called an obarray, which is just a poorly-implemented hash
6780 table mapping from strings to symbols whose name is that string. (I say
6781 ``poorly implemented'' because an obarray appears in Lisp as a vector
6782 with some hidden fields rather than as its own opaque type.  This is an
6783 Emacs Lisp artifact that should be fixed.)
6784
6785   Obarrays are implemented as a vector of some fixed size (which should
6786 be a prime for best results), where each ``bucket'' of the vector
6787 contains one or more symbols, threaded through a hidden @code{next}
6788 field in the symbol.  Lookup of a symbol in an obarray, and adding a
6789 symbol to an obarray, is accomplished through standard hash-table
6790 techniques.
6791
6792   The standard Lisp function for working with symbols and obarrays is
6793 @code{intern}.  This looks up a symbol in an obarray given its name; if
6794 it's not found, a new symbol is automatically created with the specified
6795 name, added to the obarray, and returned.  This is what happens when the
6796 Lisp reader encounters a symbol (or more precisely, encounters the name
6797 of a symbol) in some text that it is reading.  There is a standard
6798 obarray called @code{obarray} that is used for this purpose, although
6799 the Lisp programmer is free to create his own obarrays and @code{intern}
6800 symbols in them.
6801
6802   Note that, once a symbol is in an obarray, it stays there until
6803 something is done about it, and the standard obarray @code{obarray}
6804 always stays around, so once you use any particular variable name, a
6805 corresponding symbol will stay around in @code{obarray} until you exit
6806 XEmacs.
6807
6808   Note that @code{obarray} itself is a variable, and as such there is a
6809 symbol in @code{obarray} whose name is @code{"obarray"} and which
6810 contains @code{obarray} as its value.
6811
6812   Note also that this call to @code{intern} occurs only when in the Lisp
6813 reader, not when the code is executed (at which point the symbol is
6814 already around, stored as such in the definition of the function).
6815
6816   You can create your own obarray using @code{make-vector} (this is
6817 horrible but is an artifact) and intern symbols into that obarray.
6818 Doing that will result in two or more symbols with the same name.
6819 However, at most one of these symbols is in the standard @code{obarray}:
6820 You cannot have two symbols of the same name in any particular obarray.
6821 Note that you cannot add a symbol to an obarray in any fashion other
6822 than using @code{intern}: i.e. you can't take an existing symbol and put
6823 it in an existing obarray.  Nor can you change the name of an existing
6824 symbol. (Since obarrays are vectors, you can violate the consistency of
6825 things by storing directly into the vector, but let's ignore that
6826 possibility.)
6827
6828   Usually symbols are created by @code{intern}, but if you really want,
6829 you can explicitly create a symbol using @code{make-symbol}, giving it
6830 some name.  The resulting symbol is not in any obarray (i.e. it is
6831 @dfn{uninterned}), and you can't add it to any obarray.  Therefore its
6832 primary purpose is as a symbol to use in macros to avoid namespace
6833 pollution.  It can also be used as a carrier of information, but cons
6834 cells could probably be used just as well.
6835
6836   You can also use @code{intern-soft} to look up a symbol but not create
6837 a new one, and @code{unintern} to remove a symbol from an obarray.  This
6838 returns the removed symbol. (Remember: You can't put the symbol back
6839 into any obarray.) Finally, @code{mapatoms} maps over all of the symbols
6840 in an obarray.
6841
6842 @node Symbol Values,  , Obarrays, Symbols and Variables
6843 @section Symbol Values
6844
6845   The value field of a symbol normally contains a Lisp object.  However,
6846 a symbol can be @dfn{unbound}, meaning that it logically has no value.
6847 This is internally indicated by storing a special Lisp object, called
6848 @dfn{the unbound marker} and stored in the global variable
6849 @code{Qunbound}.  The unbound marker is of a special Lisp object type
6850 called @dfn{symbol-value-magic}.  It is impossible for the Lisp
6851 programmer to directly create or access any object of this type.
6852
6853   @strong{You must not let any ``symbol-value-magic'' object escape to
6854 the Lisp level.}  Printing any of these objects will cause the message
6855 @samp{INTERNAL EMACS BUG} to appear as part of the print representation.
6856 (You may see this normally when you call @code{debug_print()} from the
6857 debugger on a Lisp object.) If you let one of these objects escape to
6858 the Lisp level, you will violate a number of assumptions contained in
6859 the C code and make the unbound marker not function right.
6860
6861   When a symbol is created, its value field (and function field) are set
6862 to @code{Qunbound}.  The Lisp programmer can restore these conditions
6863 later using @code{makunbound} or @code{fmakunbound}, and can query to
6864 see whether the value of function fields are @dfn{bound} (i.e. have a
6865 value other than @code{Qunbound}) using @code{boundp} and
6866 @code{fboundp}.  The fields are set to a normal Lisp object using
6867 @code{set} (or @code{setq}) and @code{fset}.
6868
6869   Other symbol-value-magic objects are used as special markers to
6870 indicate variables that have non-normal properties.  This includes any
6871 variables that are tied into C variables (setting the variable magically
6872 sets some global variable in the C code, and likewise for retrieving the
6873 variable's value), variables that magically tie into slots in the
6874 current buffer, variables that are buffer-local, etc.  The
6875 symbol-value-magic object is stored in the value cell in place of
6876 a normal object, and the code to retrieve a symbol's value
6877 (i.e. @code{symbol-value}) knows how to do special things with them.
6878 This means that you should not just fetch the value cell directly if you
6879 want a symbol's value.
6880
6881   The exact workings of this are rather complex and involved and are
6882 well-documented in comments in @file{buffer.c}, @file{symbols.c}, and
6883 @file{lisp.h}.
6884
6885 @node Buffers and Textual Representation, MULE Character Sets and Encodings, Symbols and Variables, Top
6886 @chapter Buffers and Textual Representation
6887
6888 @menu
6889 * Introduction to Buffers::     A buffer holds a block of text such as a file.
6890 * The Text in a Buffer::        Representation of the text in a buffer.
6891 * Buffer Lists::                Keeping track of all buffers.
6892 * Markers and Extents::         Tagging locations within a buffer.
6893 * Bufbytes and Emchars::        Representation of individual characters.
6894 * The Buffer Object::           The Lisp object corresponding to a buffer.
6895 @end menu
6896
6897 @node Introduction to Buffers, The Text in a Buffer, Buffers and Textual Representation, Buffers and Textual Representation
6898 @section Introduction to Buffers
6899
6900   A buffer is logically just a Lisp object that holds some text.
6901 In this, it is like a string, but a buffer is optimized for
6902 frequent insertion and deletion, while a string is not.  Furthermore:
6903
6904 @enumerate
6905 @item
6906 Buffers are @dfn{permanent} objects, i.e. once you create them, they
6907 remain around, and need to be explicitly deleted before they go away.
6908 @item
6909 Each buffer has a unique name, which is a string.  Buffers are
6910 normally referred to by name.  In this respect, they are like
6911 symbols.
6912 @item
6913 Buffers have a default insertion position, called @dfn{point}.
6914 Inserting text (unless you explicitly give a position) goes at point,
6915 and moves point forward past the text.  This is what is going on when
6916 you type text into Emacs.
6917 @item
6918 Buffers have lots of extra properties associated with them.
6919 @item
6920 Buffers can be @dfn{displayed}.  What this means is that there
6921 exist a number of @dfn{windows}, which are objects that correspond
6922 to some visible section of your display, and each window has
6923 an associated buffer, and the current contents of the buffer
6924 are shown in that section of the display.  The redisplay mechanism
6925 (which takes care of doing this) knows how to look at the
6926 text of a buffer and come up with some reasonable way of displaying
6927 this.  Many of the properties of a buffer control how the
6928 buffer's text is displayed.
6929 @item
6930 One buffer is distinguished and called the @dfn{current buffer}.  It is
6931 stored in the variable @code{current_buffer}.  Buffer operations operate
6932 on this buffer by default.  When you are typing text into a buffer, the
6933 buffer you are typing into is always @code{current_buffer}.  Switching
6934 to a different window changes the current buffer.  Note that Lisp code
6935 can temporarily change the current buffer using @code{set-buffer} (often
6936 enclosed in a @code{save-excursion} so that the former current buffer
6937 gets restored when the code is finished).  However, calling
6938 @code{set-buffer} will NOT cause a permanent change in the current
6939 buffer.  The reason for this is that the top-level event loop sets
6940 @code{current_buffer} to the buffer of the selected window, each time
6941 it finishes executing a user command.
6942 @end enumerate
6943
6944   Make sure you understand the distinction between @dfn{current buffer}
6945 and @dfn{buffer of the selected window}, and the distinction between
6946 @dfn{point} of the current buffer and @dfn{window-point} of the selected
6947 window. (This latter distinction is explained in detail in the section
6948 on windows.)
6949
6950 @node The Text in a Buffer, Buffer Lists, Introduction to Buffers, Buffers and Textual Representation
6951 @section The Text in a Buffer
6952
6953   The text in a buffer consists of a sequence of zero or more
6954 characters.  A @dfn{character} is an integer that logically represents
6955 a letter, number, space, or other unit of text.  Most of the characters
6956 that you will typically encounter belong to the ASCII set of characters,
6957 but there are also characters for various sorts of accented letters,
6958 special symbols, Chinese and Japanese ideograms (i.e. Kanji, Katakana,
6959 etc.), Cyrillic and Greek letters, etc.  The actual number of possible
6960 characters is quite large.
6961
6962   For now, we can view a character as some non-negative integer that
6963 has some shape that defines how it typically appears (e.g. as an
6964 uppercase A). (The exact way in which a character appears depends on the
6965 font used to display the character.) The internal type of characters in
6966 the C code is an @code{Emchar}; this is just an @code{int}, but using a
6967 symbolic type makes the code clearer.
6968
6969   Between every character in a buffer is a @dfn{buffer position} or
6970 @dfn{character position}.  We can speak of the character before or after
6971 a particular buffer position, and when you insert a character at a
6972 particular position, all characters after that position end up at new
6973 positions.  When we speak of the character @dfn{at} a position, we
6974 really mean the character after the position.  (This schizophrenia
6975 between a buffer position being ``between'' a character and ``on'' a
6976 character is rampant in Emacs.)
6977
6978   Buffer positions are numbered starting at 1.  This means that
6979 position 1 is before the first character, and position 0 is not
6980 valid.  If there are N characters in a buffer, then buffer
6981 position N+1 is after the last one, and position N+2 is not valid.
6982
6983   The internal makeup of the Emchar integer varies depending on whether
6984 we have compiled with MULE support.  If not, the Emchar integer is an
6985 8-bit integer with possible values from 0 - 255.  0 - 127 are the
6986 standard ASCII characters, while 128 - 255 are the characters from the
6987 ISO-8859-1 character set.  If we have compiled with MULE support, an
6988 Emchar is a 19-bit integer, with the various bits having meanings
6989 according to a complex scheme that will be detailed later.  The
6990 characters numbered 0 - 255 still have the same meanings as for the
6991 non-MULE case, though.
6992
6993   Internally, the text in a buffer is represented in a fairly simple
6994 fashion: as a contiguous array of bytes, with a @dfn{gap} of some size
6995 in the middle.  Although the gap is of some substantial size in bytes,
6996 there is no text contained within it: From the perspective of the text
6997 in the buffer, it does not exist.  The gap logically sits at some buffer
6998 position, between two characters (or possibly at the beginning or end of
6999 the buffer).  Insertion of text in a buffer at a particular position is
7000 always accomplished by first moving the gap to that position
7001 (i.e. through some block moving of text), then writing the text into the
7002 beginning of the gap, thereby shrinking the gap.  If the gap shrinks
7003 down to nothing, a new gap is created. (What actually happens is that a
7004 new gap is ``created'' at the end of the buffer's text, which requires
7005 nothing more than changing a couple of indices; then the gap is
7006 ``moved'' to the position where the insertion needs to take place by
7007 moving up in memory all the text after that position.)  Similarly,
7008 deletion occurs by moving the gap to the place where the text is to be
7009 deleted, and then simply expanding the gap to include the deleted text.
7010 (@dfn{Expanding} and @dfn{shrinking} the gap as just described means
7011 just that the internal indices that keep track of where the gap is
7012 located are changed.)
7013
7014   Note that the total amount of memory allocated for a buffer text never
7015 decreases while the buffer is live.  Therefore, if you load up a
7016 20-megabyte file and then delete all but one character, there will be a
7017 20-megabyte gap, which won't get any smaller (except by inserting
7018 characters back again).  Once the buffer is killed, the memory allocated
7019 for the buffer text will be freed, but it will still be sitting on the
7020 heap, taking up virtual memory, and will not be released back to the
7021 operating system. (However, if you have compiled XEmacs with rel-alloc,
7022 the situation is different.  In this case, the space @emph{will} be
7023 released back to the operating system.  However, this tends to result in a
7024 noticeable speed penalty.)
7025
7026   Astute readers may notice that the text in a buffer is represented as
7027 an array of @emph{bytes}, while (at least in the MULE case) an Emchar is
7028 a 19-bit integer, which clearly cannot fit in a byte.  This means (of
7029 course) that the text in a buffer uses a different representation from
7030 an Emchar: specifically, the 19-bit Emchar becomes a series of one to
7031 four bytes.  The conversion between these two representations is complex
7032 and will be described later.
7033
7034   In the non-MULE case, everything is very simple: An Emchar
7035 is an 8-bit value, which fits neatly into one byte.
7036
7037   If we are given a buffer position and want to retrieve the
7038 character at that position, we need to follow these steps:
7039
7040 @enumerate
7041 @item
7042 Pretend there's no gap, and convert the buffer position into a @dfn{byte
7043 index} that indexes to the appropriate byte in the buffer's stream of
7044 textual bytes.  By convention, byte indices begin at 1, just like buffer
7045 positions.  In the non-MULE case, byte indices and buffer positions are
7046 identical, since one character equals one byte.
7047 @item
7048 Convert the byte index into a @dfn{memory index}, which takes the gap
7049 into account.  The memory index is a direct index into the block of
7050 memory that stores the text of a buffer.  This basically just involves
7051 checking to see if the byte index is past the gap, and if so, adding the
7052 size of the gap to it.  By convention, memory indices begin at 1, just
7053 like buffer positions and byte indices, and when referring to the
7054 position that is @dfn{at} the gap, we always use the memory position at
7055 the @emph{beginning}, not at the end, of the gap.
7056 @item
7057 Fetch the appropriate bytes at the determined memory position.
7058 @item
7059 Convert these bytes into an Emchar.
7060 @end enumerate
7061
7062   In the non-Mule case, (3) and (4) boil down to a simple one-byte
7063 memory access.
7064
7065   Note that we have defined three types of positions in a buffer:
7066
7067 @enumerate
7068 @item
7069 @dfn{buffer positions} or @dfn{character positions}, typedef @code{Bufpos}
7070 @item
7071 @dfn{byte indices}, typedef @code{Bytind}
7072 @item
7073 @dfn{memory indices}, typedef @code{Memind}
7074 @end enumerate
7075
7076   All three typedefs are just @code{int}s, but defining them this way makes
7077 things a lot clearer.
7078
7079   Most code works with buffer positions.  In particular, all Lisp code
7080 that refers to text in a buffer uses buffer positions.  Lisp code does
7081 not know that byte indices or memory indices exist.
7082
7083   Finally, we have a typedef for the bytes in a buffer.  This is a
7084 @code{Bufbyte}, which is an unsigned char.  Referring to them as
7085 Bufbytes underscores the fact that we are working with a string of bytes
7086 in the internal Emacs buffer representation rather than in one of a
7087 number of possible alternative representations (e.g. EUC-encoded text,
7088 etc.).
7089
7090 @node Buffer Lists, Markers and Extents, The Text in a Buffer, Buffers and Textual Representation
7091 @section Buffer Lists
7092
7093   Recall earlier that buffers are @dfn{permanent} objects, i.e.  that
7094 they remain around until explicitly deleted.  This entails that there is
7095 a list of all the buffers in existence.  This list is actually an
7096 assoc-list (mapping from the buffer's name to the buffer) and is stored
7097 in the global variable @code{Vbuffer_alist}.
7098
7099   The order of the buffers in the list is important: the buffers are
7100 ordered approximately from most-recently-used to least-recently-used.
7101 Switching to a buffer using @code{switch-to-buffer},
7102 @code{pop-to-buffer}, etc. and switching windows using
7103 @code{other-window}, etc.  usually brings the new current buffer to the
7104 front of the list.  @code{switch-to-buffer}, @code{other-buffer},
7105 etc. look at the beginning of the list to find an alternative buffer to
7106 suggest.  You can also explicitly move a buffer to the end of the list
7107 using @code{bury-buffer}.
7108
7109   In addition to the global ordering in @code{Vbuffer_alist}, each frame
7110 has its own ordering of the list.  These lists always contain the same
7111 elements as in @code{Vbuffer_alist} although possibly in a different
7112 order.  @code{buffer-list} normally returns the list for the selected
7113 frame.  This allows you to work in separate frames without things
7114 interfering with each other.
7115
7116   The standard way to look up a buffer given a name is
7117 @code{get-buffer}, and the standard way to create a new buffer is
7118 @code{get-buffer-create}, which looks up a buffer with a given name,
7119 creating a new one if necessary.  These operations correspond exactly
7120 with the symbol operations @code{intern-soft} and @code{intern},
7121 respectively.  You can also force a new buffer to be created using
7122 @code{generate-new-buffer}, which takes a name and (if necessary) makes
7123 a unique name from this by appending a number, and then creates the
7124 buffer.  This is basically like the symbol operation @code{gensym}.
7125
7126 @node Markers and Extents, Bufbytes and Emchars, Buffer Lists, Buffers and Textual Representation
7127 @section Markers and Extents
7128
7129   Among the things associated with a buffer are things that are
7130 logically attached to certain buffer positions.  This can be used to
7131 keep track of a buffer position when text is inserted and deleted, so
7132 that it remains at the same spot relative to the text around it; to
7133 assign properties to particular sections of text; etc.  There are two
7134 such objects that are useful in this regard: they are @dfn{markers} and
7135 @dfn{extents}.
7136
7137   A @dfn{marker} is simply a flag placed at a particular buffer
7138 position, which is moved around as text is inserted and deleted.
7139 Markers are used for all sorts of purposes, such as the @code{mark} that
7140 is the other end of textual regions to be cut, copied, etc.
7141
7142   An @dfn{extent} is similar to two markers plus some associated
7143 properties, and is used to keep track of regions in a buffer as text is
7144 inserted and deleted, and to add properties (e.g. fonts) to particular
7145 regions of text.  The external interface of extents is explained
7146 elsewhere.
7147
7148   The important thing here is that markers and extents simply contain
7149 buffer positions in them as integers, and every time text is inserted or
7150 deleted, these positions must be updated.  In order to minimize the
7151 amount of shuffling that needs to be done, the positions in markers and
7152 extents (there's one per marker, two per extent) are stored in Meminds.
7153 This means that they only need to be moved when the text is physically
7154 moved in memory; since the gap structure tries to minimize this, it also
7155 minimizes the number of marker and extent indices that need to be
7156 adjusted.  Look in @file{insdel.c} for the details of how this works.
7157
7158   One other important distinction is that markers are @dfn{temporary}
7159 while extents are @dfn{permanent}.  This means that markers disappear as
7160 soon as there are no more pointers to them, and correspondingly, there
7161 is no way to determine what markers are in a buffer if you are just
7162 given the buffer.  Extents remain in a buffer until they are detached
7163 (which could happen as a result of text being deleted) or the buffer is
7164 deleted, and primitives do exist to enumerate the extents in a buffer.
7165
7166 @node Bufbytes and Emchars, The Buffer Object, Markers and Extents, Buffers and Textual Representation
7167 @section Bufbytes and Emchars
7168
7169   Not yet documented.
7170
7171 @node The Buffer Object,  , Bufbytes and Emchars, Buffers and Textual Representation
7172 @section The Buffer Object
7173
7174   Buffers contain fields not directly accessible by the Lisp programmer.
7175 We describe them here, naming them by the names used in the C code.
7176 Many are accessible indirectly in Lisp programs via Lisp primitives.
7177
7178 @table @code
7179 @item name
7180 The buffer name is a string that names the buffer.  It is guaranteed to
7181 be unique.  @xref{Buffer Names,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's
7182 Manual}.
7183
7184 @item save_modified
7185 This field contains the time when the buffer was last saved, as an
7186 integer.  @xref{Buffer Modification,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's
7187 Manual}.
7188
7189 @item modtime
7190 This field contains the modification time of the visited file.  It is
7191 set when the file is written or read.  Every time the buffer is written
7192 to the file, this field is compared to the modification time of the
7193 file.  @xref{Buffer Modification,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's
7194 Manual}.
7195
7196 @item auto_save_modified
7197 This field contains the time when the buffer was last auto-saved.
7198
7199 @item last_window_start
7200 This field contains the @code{window-start} position in the buffer as of
7201 the last time the buffer was displayed in a window.
7202
7203 @item undo_list
7204 This field points to the buffer's undo list.  @xref{Undo,,, lispref,
7205 XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7206
7207 @item syntax_table_v
7208 This field contains the syntax table for the buffer.  @xref{Syntax
7209 Tables,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7210
7211 @item downcase_table
7212 This field contains the conversion table for converting text to lower
7213 case.  @xref{Case Tables,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7214
7215 @item upcase_table
7216 This field contains the conversion table for converting text to upper
7217 case.  @xref{Case Tables,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7218
7219 @item case_canon_table
7220 This field contains the conversion table for canonicalizing text for
7221 case-folding search.  @xref{Case Tables,,, lispref, XEmacs Lisp
7222 Programmer's Manual}.
7223
7224 @item case_eqv_table
7225 This field contains the equivalence table for case-folding search.
7226 @xref{Case Tables,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7227
7228 @item display_table
7229 This field contains the buffer's display table, or @code{nil} if it
7230 doesn't have one.  @xref{Display Tables,,, lispref, XEmacs Lisp
7231 Programmer's Manual}.
7232
7233 @item markers
7234 This field contains the chain of all markers that currently point into
7235 the buffer.  Deletion of text in the buffer, and motion of the buffer's
7236 gap, must check each of these markers and perhaps update it.
7237 @xref{Markers,,, lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7238
7239 @item backed_up
7240 This field is a flag that tells whether a backup file has been made for
7241 the visited file of this buffer.
7242
7243 @item mark
7244 This field contains the mark for the buffer.  The mark is a marker,
7245 hence it is also included on the list @code{markers}.  @xref{The Mark,,,
7246 lispref, XEmacs Lisp Programmer's Manual}.
7247
7248 @item mark_active
7249 This field is non-@code{nil} if the buffer's mark is active.
7250
7251 @item local_var_alist
7252 This field contains the association list describing the variables local
7253 in this buffer, and their values, with the exception of local variables
7254 that have special slots in the buffer object.  (Those slots are omitted
7255 from this table.)  @xref{Buffer-Local Variables,,, lispref, XEmacs Lisp
7256 Programmer's Manual}.
7257
7258 @item modeline_format
7259 This field contains a Lisp object which controls how to display the mode
7260 line for this buffer.  @xref{Modeline Format,,, lispref, XEmacs Lisp
7261 Programmer's Manual}.
7262
7263 @item base_buffer
7264 This field holds the buffer's base buffer (if it is an indirect buffer),
7265 or @code{nil}.
7266 @end table
7267
7268 @node MULE Character Sets and Encodings, The Lisp Reader and Compiler, Buffers and Textual Representation, Top
7269 @chapter MULE Character Sets and Encodings
7270
7271   Recall that there are two primary ways that text is represented in
7272 XEmacs.  The @dfn{buffer} representation sees the text as a series of
7273 bytes (Bufbytes), with a variable number of bytes used per character.
7274 The @dfn{character} representation sees the text as a series of integers
7275 (Emchars), one per character.  The character representation is a cleaner
7276 representation from a theoretical standpoint, and is thus used in many
7277 cases when lots of manipulations on a string need to be done.  However,
7278 the buffer representation is the standard representation used in both
7279 Lisp strings and buffers, and because of this, it is the ``default''
7280 representation that text comes in.  The reason for using this
7281 representation is that it's compact and is compatible with ASCII.
7282
7283 @menu
7284 * Character Sets::
7285 * Encodings::
7286 * Internal Mule Encodings::
7287 * CCL::
7288 @end menu
7289
7290 @node Character Sets, Encodings, MULE Character Sets and Encodings, MULE Character Sets and Encodings
7291 @section Character Sets
7292
7293   A character set (or @dfn{charset}) is an ordered set of characters.  A
7294 particular character in a charset is indexed using one or more
7295 @dfn{position codes}, which are non-negative integers.  The number of
7296 position codes needed to identify a particular character in a charset is
7297 called the @dfn{dimension} of the charset.  In XEmacs/Mule, all charsets
7298 have dimension 1 or 2, and the size of all charsets (except for a few
7299 special cases) is either 94, 96, 94 by 94, or 96 by 96.  The range of
7300 position codes used to index characters from any of these types of
7301 character sets is as follows:
7302
7303 @example
7304 Charset type            Position code 1         Position code 2
7305 ------------------------------------------------------------
7306 94                      33 - 126                N/A
7307 96                      32 - 127                N/A
7308 94x94                   33 - 126                33 - 126
7309 96x96                   32 - 127                32 - 127
7310 @end example
7311
7312   Note that in the above cases position codes do not start at an
7313 expected value such as 0 or 1.  The reason for this will become clear
7314 later.
7315
7316   For example, Latin-1 is a 96-character charset, and JISX0208 (the
7317 Japanese national character set) is a 94x94-character charset.
7318
7319   [Note that, although the ranges above define the @emph{valid} position
7320 codes for a charset, some of the slots in a particular charset may in
7321 fact be empty.  This is the case for JISX0208, for example, where (e.g.)
7322 all the slots whose first position code is in the range 118 - 127 are
7323 empty.]
7324
7325   There are three charsets that do not follow the above rules.  All of
7326 them have one dimension, and have ranges of position codes as follows:
7327
7328 @example
7329 Charset name            Position code 1
7330 ------------------------------------
7331 ASCII                   0 - 127
7332 Control-1               0 - 31
7333 Composite               0 - some large number
7334 @end example
7335
7336   (The upper bound of the position code for composite characters has not
7337 yet been determined, but it will probably be at least 16,383).
7338
7339   ASCII is the union of two subsidiary character sets: Printing-ASCII
7340 (the printing ASCII character set, consisting of position codes 33 -
7341 126, like for a standard 94-character charset) and Control-ASCII (the
7342 non-printing characters that would appear in a binary file with codes 0
7343 - 32 and 127).
7344
7345   Control-1 contains the non-printing characters that would appear in a
7346 binary file with codes 128 - 159.
7347
7348   Composite contains characters that are generated by overstriking one
7349 or more characters from other charsets.
7350
7351   Note that some characters in ASCII, and all characters in Control-1,
7352 are @dfn{control} (non-printing) characters.  These have no printed
7353 representation but instead control some other function of the printing
7354 (e.g. TAB or 8 moves the current character position to the next tab
7355 stop).  All other characters in all charsets are @dfn{graphic}
7356 (printing) characters.
7357
7358   When a binary file is read in, the bytes in the file are assigned to
7359 character sets as follows:
7360
7361 @example
7362 Bytes           Character set           Range
7363 --------------------------------------------------
7364 0 - 127         ASCII                   0 - 127
7365 128 - 159       Control-1               0 - 31
7366 160 - 255       Latin-1                 32 - 127
7367 @end example
7368
7369   This is a bit ad-hoc but gets the job done.
7370
7371 @node Encodings, Internal Mule Encodings, Character Sets, MULE Character Sets and Encodings
7372 @section Encodings
7373
7374   An @dfn{encoding} is a way of numerically representing characters from
7375 one or more character sets.  If an encoding only encompasses one
7376 character set, then the position codes for the characters in that
7377 character set could be used directly.  This is not possible, however, if
7378 more than one character set is to be used in the encoding.
7379
7380   For example, the conversion detailed above between bytes in a binary
7381 file and characters is effectively an encoding that encompasses the
7382 three character sets ASCII, Control-1, and Latin-1 in a stream of 8-bit
7383 bytes.
7384
7385   Thus, an encoding can be viewed as a way of encoding characters from a
7386 specified group of character sets using a stream of bytes, each of which
7387 contains a fixed number of bits (but not necessarily 8, as in the common
7388 usage of ``byte'').
7389
7390   Here are descriptions of a couple of common
7391 encodings:
7392
7393 @menu
7394 * Japanese EUC (Extended Unix Code)::
7395 * JIS7::
7396 @end menu
7397
7398 @node Japanese EUC (Extended Unix Code), JIS7, Encodings, Encodings
7399 @subsection Japanese EUC (Extended Unix Code)
7400
7401 This encompasses the character sets Printing-ASCII, Japanese-JISX0201,
7402 and Japanese-JISX0208-Kana (half-width katakana, the right half of
7403 JISX0201).  It uses 8-bit bytes.
7404
7405 Note that Printing-ASCII and Japanese-JISX0201-Kana are 94-character
7406 charsets, while Japanese-JISX0208 is a 94x94-character charset.
7407
7408 The encoding is as follows:
7409
7410 @example
7411 Character set            Representation (PC=position-code)
7412 -------------            --------------
7413 Printing-ASCII           PC1
7414 Japanese-JISX0201-Kana   0x8E       | PC1 + 0x80
7415 Japanese-JISX0208        PC1 + 0x80 | PC2 + 0x80
7416 Japanese-JISX0212        PC1 + 0x80 | PC2 + 0x80
7417 @end example
7418
7419
7420 @node JIS7,  , Japanese EUC (Extended Unix Code), Encodings
7421 @subsection JIS7
7422
7423 This encompasses the character sets Printing-ASCII,
7424 Japanese-JISX0201-Roman (the left half of JISX0201; this character set
7425 is very similar to Printing-ASCII and is a 94-character charset),
7426 Japanese-JISX0208, and Japanese-JISX0201-Kana.  It uses 7-bit bytes.
7427
7428 Unlike Japanese EUC, this is a @dfn{modal} encoding, which
7429 means that there are multiple states that the encoding can
7430 be in, which affect how the bytes are to be interpreted.
7431 Special sequences of bytes (called @dfn{escape sequences})
7432 are used to change states.
7433
7434   The encoding is as follows:
7435
7436 @example
7437 Character set              Representation (PC=position-code)
7438 -------------              --------------
7439 Printing-ASCII             PC1
7440 Japanese-JISX0201-Roman    PC1
7441 Japanese-JISX0201-Kana     PC1
7442 Japanese-JISX0208          PC1 PC2
7443
7444
7445 Escape sequence   ASCII equivalent   Meaning
7446 ---------------   ----------------   -------
7447 0x1B 0x28 0x4A    ESC ( J            invoke Japanese-JISX0201-Roman
7448 0x1B 0x28 0x49    ESC ( I            invoke Japanese-JISX0201-Kana
7449 0x1B 0x24 0x42    ESC $ B            invoke Japanese-JISX0208
7450 0x1B 0x28 0x42    ESC ( B            invoke Printing-ASCII
7451 @end example
7452
7453   Initially, Printing-ASCII is invoked.
7454
7455 @node Internal Mule Encodings, CCL, Encodings, MULE Character Sets and Encodings
7456 @section Internal Mule Encodings
7457
7458 In XEmacs/Mule, each character set is assigned a unique number, called a
7459 @dfn{leading byte}.  This is used in the encodings of a character.
7460 Leading bytes are in the range 0x80 - 0xFF (except for ASCII, which has
7461 a leading byte of 0), although some leading bytes are reserved.
7462
7463 Charsets whose leading byte is in the range 0x80 - 0x9F are called
7464 @dfn{official} and are used for built-in charsets.  Other charsets are
7465 called @dfn{private} and have leading bytes in the range 0xA0 - 0xFF;
7466 these are user-defined charsets.
7467
7468   More specifically:
7469
7470 @example
7471 Character set           Leading byte
7472 -------------           ------------
7473 ASCII                   0
7474 Composite               0x80
7475 Dimension-1 Official    0x81 - 0x8D
7476                           (0x8E is free)
7477 Control-1               0x8F
7478 Dimension-2 Official    0x90 - 0x99
7479                           (0x9A - 0x9D are free;
7480                            0x9E and 0x9F are reserved)
7481 Dimension-1 Private     0xA0 - 0xEF
7482 Dimension-2 Private     0xF0 - 0xFF
7483 @end example
7484
7485 There are two internal encodings for characters in XEmacs/Mule.  One is
7486 called @dfn{string encoding} and is an 8-bit encoding that is used for
7487 representing characters in a buffer or string.  It uses 1 to 4 bytes per
7488 character.  The other is called @dfn{character encoding} and is a 19-bit
7489 encoding that is used for representing characters individually in a
7490 variable.
7491
7492 (In the following descriptions, we'll ignore composite characters for
7493 the moment.  We also give a general (structural) overview first,
7494 followed later by the exact details.)
7495
7496 @menu
7497 * Internal String Encoding::
7498 * Internal Character Encoding::
7499 @end menu
7500
7501 @node Internal String Encoding, Internal Character Encoding, Internal Mule Encodings, Internal Mule Encodings
7502 @subsection Internal String Encoding
7503
7504 ASCII characters are encoded using their position code directly.  Other
7505 characters are encoded using their leading byte followed by their
7506 position code(s) with the high bit set.  Characters in private character
7507 sets have their leading byte prefixed with a @dfn{leading byte prefix},
7508 which is either 0x9E or 0x9F. (No character sets are ever assigned these
7509 leading bytes.) Specifically:
7510
7511 @example
7512 Character set           Encoding (PC=position-code, LB=leading-byte)
7513 -------------           --------
7514 ASCII                   PC-1 |
7515 Control-1               LB   |  PC1 + 0xA0 |
7516 Dimension-1 official    LB   |  PC1 + 0x80 |
7517 Dimension-1 private     0x9E |  LB         | PC1 + 0x80 |
7518 Dimension-2 official    LB   |  PC1 + 0x80 | PC2 + 0x80 |
7519 Dimension-2 private     0x9F |  LB         | PC1 + 0x80 | PC2 + 0x80
7520 @end example
7521
7522   The basic characteristic of this encoding is that the first byte
7523 of all characters is in the range 0x00 - 0x9F, and the second and
7524 following bytes of all characters is in the range 0xA0 - 0xFF.
7525 This means that it is impossible to get out of sync, or more
7526 specifically:
7527
7528 @enumerate
7529 @item
7530 Given any byte position, the beginning of the character it is
7531 within can be determined in constant time.
7532 @item
7533 Given any byte position at the beginning of a character, the
7534 beginning of the next character can be determined in constant
7535 time.
7536 @item
7537 Given any byte position at the beginning of a character, the
7538 beginning of the previous character can be determined in constant
7539 time.
7540 @item
7541 Textual searches can simply treat encoded strings as if they
7542 were encoded in a one-byte-per-character fashion rather than
7543 the actual multi-byte encoding.
7544 @end enumerate
7545
7546   None of the standard non-modal encodings meet all of these
7547 conditions.  For example, EUC satisfies only (2) and (3), while
7548 Shift-JIS and Big5 (not yet described) satisfy only (2). (All
7549 non-modal encodings must satisfy (2), in order to be unambiguous.)
7550
7551 @node Internal Character Encoding,  , Internal String Encoding, Internal Mule Encodings
7552 @subsection Internal Character Encoding
7553
7554   One 19-bit word represents a single character.  The word is
7555 separated into three fields:
7556
7557 @example
7558 Bit number:     18 17 16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00
7559                 <------------> <------------------> <------------------>
7560 Field:                1                  2                    3
7561 @end example
7562
7563   Note that fields 2 and 3 hold 7 bits each, while field 1 holds 5 bits.
7564
7565 @example
7566 Character set           Field 1         Field 2         Field 3
7567 -------------           -------         -------         -------
7568 ASCII                      0               0              PC1
7569    range:                                                   (00 - 7F)
7570 Control-1                  0               1              PC1
7571    range:                                                   (00 - 1F)
7572 Dimension-1 official       0            LB - 0x80         PC1
7573    range:                                    (01 - 0D)      (20 - 7F)
7574 Dimension-1 private        0            LB - 0x80         PC1
7575    range:                                    (20 - 6F)      (20 - 7F)
7576 Dimension-2 official    LB - 0x8F         PC1             PC2
7577    range:                    (01 - 0A)       (20 - 7F)      (20 - 7F)
7578 Dimension-2 private     LB - 0xE1         PC1             PC2
7579    range:                    (0F - 1E)       (20 - 7F)      (20 - 7F)
7580 Composite                 0x1F             ?               ?
7581 @end example
7582
7583   Note that character codes 0 - 255 are the same as the ``binary encoding''
7584 described above.
7585
7586 @node CCL,  , Internal Mule Encodings, MULE Character Sets and Encodings
7587 @section CCL
7588
7589 @example
7590 CCL PROGRAM SYNTAX:
7591      CCL_PROGRAM := (CCL_MAIN_BLOCK
7592                      [ CCL_EOF_BLOCK ])
7593
7594      CCL_MAIN_BLOCK := CCL_BLOCK
7595      CCL_EOF_BLOCK := CCL_BLOCK
7596
7597      CCL_BLOCK := STATEMENT | (STATEMENT [STATEMENT ...])
7598      STATEMENT :=
7599              SET | IF | BRANCH | LOOP | REPEAT | BREAK
7600              | READ | WRITE
7601
7602      SET := (REG = EXPRESSION) | (REG SELF_OP EXPRESSION)
7603             | INT-OR-CHAR
7604
7605      EXPRESSION := ARG | (EXPRESSION OP ARG)
7606
7607      IF := (if EXPRESSION CCL_BLOCK CCL_BLOCK)
7608      BRANCH := (branch EXPRESSION CCL_BLOCK [CCL_BLOCK ...])
7609      LOOP := (loop STATEMENT [STATEMENT ...])
7610      BREAK := (break)
7611      REPEAT := (repeat)
7612              | (write-repeat [REG | INT-OR-CHAR | string])
7613              | (write-read-repeat REG [INT-OR-CHAR | string | ARRAY]?)
7614      READ := (read REG) | (read REG REG)
7615              | (read-if REG ARITH_OP ARG CCL_BLOCK CCL_BLOCK)
7616              | (read-branch REG CCL_BLOCK [CCL_BLOCK ...])
7617      WRITE := (write REG) | (write REG REG)
7618              | (write INT-OR-CHAR) | (write STRING) | STRING
7619              | (write REG ARRAY)
7620      END := (end)
7621
7622      REG := r0 | r1 | r2 | r3 | r4 | r5 | r6 | r7
7623      ARG := REG | INT-OR-CHAR
7624      OP :=   + | - | * | / | % | & | '|' | ^ | << | >> | <8 | >8 | //
7625              | < | > | == | <= | >= | !=
7626      SELF_OP :=
7627              += | -= | *= | /= | %= | &= | '|=' | ^= | <<= | >>=
7628      ARRAY := '[' INT-OR-CHAR ... ']'
7629      INT-OR-CHAR := INT | CHAR
7630
7631 MACHINE CODE:
7632
7633 The machine code consists of a vector of 32-bit words.
7634 The first such word specifies the start of the EOF section of the code;
7635 this is the code executed to handle any stuff that needs to be done
7636 (e.g. designating back to ASCII and left-to-right mode) after all
7637 other encoded/decoded data has been written out.  This is not used for
7638 charset CCL programs.
7639
7640 REGISTER: 0..7  -- referred by RRR or rrr
7641
7642 OPERATOR BIT FIELD (27-bit): XXXXXXXXXXXXXXX RRR TTTTT
7643         TTTTT (5-bit): operator type
7644         RRR (3-bit): register number
7645         XXXXXXXXXXXXXXXX (15-bit):
7646                 CCCCCCCCCCCCCCC: constant or address
7647                 000000000000rrr: register number
7648
7649 AAAA:   00000 +
7650         00001 -
7651         00010 *
7652         00011 /
7653         00100 %
7654         00101 &
7655         00110 |
7656         00111 ~
7657
7658         01000 <<
7659         01001 >>
7660         01010 <8
7661         01011 >8
7662         01100 //
7663         01101 not used
7664         01110 not used
7665         01111 not used
7666
7667         10000 <
7668         10001 >
7669         10010 ==
7670         10011 <=
7671         10100 >=
7672         10101 !=
7673
7674 OPERATORS:      TTTTT RRR XX..
7675
7676 SetCS:          00000 RRR C...C      RRR = C...C
7677 SetCL:          00001 RRR .....      RRR = c...c
7678                 c.............c
7679 SetR:           00010 RRR ..rrr      RRR = rrr
7680 SetA:           00011 RRR ..rrr      RRR = array[rrr]
7681                 C.............C      size of array = C...C
7682                 c.............c      contents = c...c
7683
7684 Jump:           00100 000 c...c      jump to c...c
7685 JumpCond:       00101 RRR c...c      if (!RRR) jump to c...c
7686 WriteJump:      00110 RRR c...c      Write1 RRR, jump to c...c
7687 WriteReadJump:  00111 RRR c...c      Write1, Read1 RRR, jump to c...c
7688 WriteCJump:     01000 000 c...c      Write1 C...C, jump to c...c
7689                 C...C
7690 WriteCReadJump: 01001 RRR c...c      Write1 C...C, Read1 RRR,
7691                 C.............C      and jump to c...c
7692 WriteSJump:     01010 000 c...c      WriteS, jump to c...c
7693                 C.............C
7694                 S.............S
7695                 ...
7696 WriteSReadJump: 01011 RRR c...c      WriteS, Read1 RRR, jump to c...c
7697                 C.............C
7698                 S.............S
7699                 ...
7700 WriteAReadJump: 01100 RRR c...c      WriteA, Read1 RRR, jump to c...c
7701                 C.............C      size of array = C...C
7702                 c.............c      contents = c...c
7703                 ...
7704 Branch:         01101 RRR C...C      if (RRR >= 0 && RRR < C..)
7705                 c.............c      branch to (RRR+1)th address
7706 Read1:          01110 RRR ...        read 1-byte to RRR
7707 Read2:          01111 RRR ..rrr      read 2-byte to RRR and rrr
7708 ReadBranch:     10000 RRR C...C      Read1 and Branch
7709                 c.............c
7710                 ...
7711 Write1:         10001 RRR .....      write 1-byte RRR
7712 Write2:         10010 RRR ..rrr      write 2-byte RRR and rrr
7713 WriteC:         10011 000 .....      write 1-char C...CC
7714                 C.............C
7715 WriteS:         10100 000 .....      write C..-byte of string
7716                 C.............C
7717                 S.............S
7718                 ...
7719 WriteA:         10101 RRR .....      write array[RRR]
7720                 C.............C      size of array = C...C
7721                 c.............c      contents = c...c
7722                 ...
7723 End:            10110 000 .....      terminate the execution
7724
7725 SetSelfCS:      10111 RRR C...C      RRR AAAAA= C...C
7726                 ..........AAAAA
7727 SetSelfCL:      11000 RRR .....      RRR AAAAA= c...c
7728                 c.............c
7729                 ..........AAAAA
7730 SetSelfR:       11001 RRR ..Rrr      RRR AAAAA= rrr
7731                 ..........AAAAA
7732 SetExprCL:      11010 RRR ..Rrr      RRR = rrr AAAAA c...c
7733                 c.............c
7734                 ..........AAAAA
7735 SetExprR:       11011 RRR ..rrr      RRR = rrr AAAAA Rrr
7736                 ............Rrr
7737                 ..........AAAAA
7738 JumpCondC:      11100 RRR c...c      if !(RRR AAAAA C..) jump to c...c
7739                 C.............C
7740                 ..........AAAAA
7741 JumpCondR:      11101 RRR c...c      if !(RRR AAAAA rrr) jump to c...c
7742                 ............rrr
7743                 ..........AAAAA
7744 ReadJumpCondC:  11110 RRR c...c      Read1 and JumpCondC
7745                 C.............C
7746                 ..........AAAAA
7747 ReadJumpCondR:  11111 RRR c...c      Read1 and JumpCondR
7748                 ............rrr
7749                 ..........AAAAA
7750 @end example
7751
7752 @node The Lisp Reader and Compiler, Lstreams, MULE Character Sets and Encodings, Top
7753 @chapter The Lisp Reader and Compiler
7754
7755 Not yet documented.
7756
7757 @node Lstreams, Consoles; Devices; Frames; Windows, The Lisp Reader and Compiler, Top
7758 @chapter Lstreams
7759
7760   An @dfn{lstream} is an internal Lisp object that provides a generic
7761 buffering stream implementation.  Conceptually, you send data to the
7762 stream or read data from the stream, not caring what's on the other end
7763 of the stream.  The other end could be another stream, a file
7764 descriptor, a stdio stream, a fixed block of memory, a reallocating
7765 block of memory, etc.  The main purpose of the stream is to provide a
7766 standard interface and to do buffering.  Macros are defined to read or
7767 write characters, so the calling functions do not have to worry about
7768 blocking data together in order to achieve efficiency.
7769
7770 @menu
7771 * Creating an Lstream::         Creating an lstream object.
7772 * Lstream Types::               Different sorts of things that are streamed.
7773 * Lstream Functions::           Functions for working with lstreams.
7774 * Lstream Methods::             Creating new lstream types.
7775 @end menu
7776
7777 @node Creating an Lstream, Lstream Types, Lstreams, Lstreams
7778 @section Creating an Lstream
7779
7780 Lstreams come in different types, depending on what is being interfaced
7781 to.  Although the primitive for creating new lstreams is
7782 @code{Lstream_new()}, generally you do not call this directly.  Instead,
7783 you call some type-specific creation function, which creates the lstream
7784 and initializes it as appropriate for the particular type.
7785
7786 All lstream creation functions take a @var{mode} argument, specifying
7787 what mode the lstream should be opened as.  This controls whether the
7788 lstream is for input and output, and optionally whether data should be
7789 blocked up in units of MULE characters.  Note that some types of
7790 lstreams can only be opened for input; others only for output; and
7791 others can be opened either way.  #### Richard Mlynarik thinks that
7792 there should be a strict separation between input and output streams,
7793 and he's probably right.
7794
7795   @var{mode} is a string, one of
7796
7797 @table @code
7798 @item "r"
7799   Open for reading.
7800 @item "w"
7801   Open for writing.
7802 @item "rc"
7803   Open for reading, but ``read'' never returns partial MULE characters.
7804 @item "wc"
7805   Open for writing, but never writes partial MULE characters.
7806 @end table
7807
7808 @node Lstream Types, Lstream Functions, Creating an Lstream, Lstreams
7809 @section Lstream Types
7810
7811 @table @asis
7812 @item stdio
7813
7814 @item filedesc
7815
7816 @item lisp-string
7817
7818 @item fixed-buffer
7819
7820 @item resizing-buffer
7821
7822 @item dynarr
7823
7824 @item lisp-buffer
7825
7826 @item print
7827
7828 @item decoding
7829
7830 @item encoding
7831 @end table
7832
7833 @node Lstream Functions, Lstream Methods, Lstream Types, Lstreams
7834 @section Lstream Functions
7835
7836 @deftypefun {Lstream *} Lstream_new (Lstream_implementation *@var{imp}, const char *@var{mode})
7837 Allocate and return a new Lstream.  This function is not really meant to
7838 be called directly; rather, each stream type should provide its own
7839 stream creation function, which creates the stream and does any other
7840 necessary creation stuff (e.g. opening a file).
7841 @end deftypefun
7842
7843 @deftypefun void Lstream_set_buffering (Lstream *@var{lstr}, Lstream_buffering @var{buffering}, int @var{buffering_size})
7844 Change the buffering of a stream.  See @file{lstream.h}.  By default the
7845 buffering is @code{STREAM_BLOCK_BUFFERED}.
7846 @end deftypefun
7847
7848 @deftypefun int Lstream_flush (Lstream *@var{lstr})
7849 Flush out any pending unwritten data in the stream.  Clear any buffered
7850 input data.  Returns 0 on success, -1 on error.
7851 @end deftypefun
7852
7853 @deftypefn Macro int Lstream_putc (Lstream *@var{stream}, int @var{c})
7854 Write out one byte to the stream.  This is a macro and so it is very
7855 efficient.  The @var{c} argument is only evaluated once but the @var{stream}
7856 argument is evaluated more than once.  Returns 0 on success, -1 on
7857 error.
7858 @end deftypefn
7859
7860 @deftypefn Macro int Lstream_getc (Lstream *@var{stream})
7861 Read one byte from the stream.  This is a macro and so it is very
7862 efficient.  The @var{stream} argument is evaluated more than once.  Return
7863 value is -1 for EOF or error.
7864 @end deftypefn
7865
7866 @deftypefn Macro void Lstream_ungetc (Lstream *@var{stream}, int @var{c})
7867 Push one byte back onto the input queue.  This will be the next byte
7868 read from the stream.  Any number of bytes can be pushed back and will
7869 be read in the reverse order they were pushed back---most recent
7870 first. (This is necessary for consistency---if there are a number of
7871 bytes that have been unread and I read and unread a byte, it needs to be
7872 the first to be read again.) This is a macro and so it is very
7873 efficient.  The @var{c} argument is only evaluated once but the @var{stream}
7874 argument is evaluated more than once.
7875 @end deftypefn
7876
7877 @deftypefun int Lstream_fputc (Lstream *@var{stream}, int @var{c})
7878 @deftypefunx int Lstream_fgetc (Lstream *@var{stream})
7879 @deftypefunx void Lstream_fungetc (Lstream *@var{stream}, int @var{c})
7880 Function equivalents of the above macros.
7881 @end deftypefun
7882
7883 @deftypefun ssize_t Lstream_read (Lstream *@var{stream}, void *@var{data}, size_t @var{size})
7884 Read @var{size} bytes of @var{data} from the stream.  Return the number
7885 of bytes read.  0 means EOF. -1 means an error occurred and no bytes
7886 were read.
7887 @end deftypefun
7888
7889 @deftypefun ssize_t Lstream_write (Lstream *@var{stream}, void *@var{data}, size_t @var{size})
7890 Write @var{size} bytes of @var{data} to the stream.  Return the number
7891 of bytes written.  -1 means an error occurred and no bytes were written.
7892 @end deftypefun
7893
7894 @deftypefun void Lstream_unread (Lstream *@var{stream}, void *@var{data}, size_t @var{size})
7895 Push back @var{size} bytes of @var{data} onto the input queue.  The next
7896 call to @code{Lstream_read()} with the same size will read the same
7897 bytes back.  Note that this will be the case even if there is other
7898 pending unread data.
7899 @end deftypefun
7900
7901 @deftypefun int Lstream_close (Lstream *@var{stream})
7902 Close the stream.  All data will be flushed out.
7903 @end deftypefun
7904
7905 @deftypefun void Lstream_reopen (Lstream *@var{stream})
7906 Reopen a closed stream.  This enables I/O on it again.  This is not
7907 meant to be called except from a wrapper routine that reinitializes
7908 variables and such---the close routine may well have freed some
7909 necessary storage structures, for example.
7910 @end deftypefun
7911
7912 @deftypefun void Lstream_rewind (Lstream *@var{stream})
7913 Rewind the stream to the beginning.
7914 @end deftypefun
7915
7916 @node Lstream Methods,  , Lstream Functions, Lstreams
7917 @section Lstream Methods
7918
7919 @deftypefn {Lstream Method} ssize_t reader (Lstream *@var{stream}, unsigned char *@var{data}, size_t @var{size})
7920 Read some data from the stream's end and store it into @var{data}, which
7921 can hold @var{size} bytes.  Return the number of bytes read.  A return
7922 value of 0 means no bytes can be read at this time.  This may be because
7923 of an EOF, or because there is a granularity greater than one byte that
7924 the stream imposes on the returned data, and @var{size} is less than
7925 this granularity. (This will happen frequently for streams that need to
7926 return whole characters, because @code{Lstream_read()} calls the reader
7927 function repeatedly until it has the number of bytes it wants or until 0
7928 is returned.)  The lstream functions do not treat a 0 return as EOF or
7929 do anything special; however, the calling function will interpret any 0
7930 it gets back as EOF.  This will normally not happen unless the caller
7931 calls @code{Lstream_read()} with a very small size.
7932
7933 This function can be @code{NULL} if the stream is output-only.
7934 @end deftypefn
7935
7936 @deftypefn {Lstream Method} ssize_t writer (Lstream *@var{stream}, const unsigned char *@var{data}, size_t @var{size})
7937 Send some data to the stream's end.  Data to be sent is in @var{data}
7938 and is @var{size} bytes.  Return the number of bytes sent.  This
7939 function can send and return fewer bytes than is passed in; in that
7940 case, the function will just be called again until there is no data left
7941 or 0 is returned.  A return value of 0 means that no more data can be
7942 currently stored, but there is no error; the data will be squirreled
7943 away until the writer can accept data. (This is useful, e.g., if you're
7944 dealing with a non-blocking file descriptor and are getting
7945 @code{EWOULDBLOCK} errors.)  This function can be @code{NULL} if the
7946 stream is input-only.
7947 @end deftypefn
7948
7949 @deftypefn {Lstream Method} int rewinder (Lstream *@var{stream})
7950 Rewind the stream.  If this is @code{NULL}, the stream is not seekable.
7951 @end deftypefn
7952
7953 @deftypefn {Lstream Method} int seekable_p (Lstream *@var{stream})
7954 Indicate whether this stream is seekable---i.e. it can be rewound.
7955 This method is ignored if the stream does not have a rewind method.  If
7956 this method is not present, the result is determined by whether a rewind
7957 method is present.
7958 @end deftypefn
7959
7960 @deftypefn {Lstream Method} int flusher (Lstream *@var{stream})
7961 Perform any additional operations necessary to flush the data in this
7962 stream.
7963 @end deftypefn
7964
7965 @deftypefn {Lstream Method} int pseudo_closer (Lstream *@var{stream})
7966 @end deftypefn
7967
7968 @deftypefn {Lstream Method} int closer (Lstream *@var{stream})
7969 Perform any additional operations necessary to close this stream down.
7970 May be @code{NULL}.  This function is called when @code{Lstream_close()}
7971 is called or when the stream is garbage-collected.  When this function
7972 is called, all pending data in the stream will already have been written
7973 out.
7974 @end deftypefn
7975
7976 @deftypefn {Lstream Method} Lisp_Object marker (Lisp_Object @var{lstream}, void (*@var{markfun}) (Lisp_Object))
7977 Mark this object for garbage collection.  Same semantics as a standard
7978 @code{Lisp_Object} marker.  This function can be @code{NULL}.
7979 @end deftypefn
7980
7981 @node Consoles; Devices; Frames; Windows, The Redisplay Mechanism, Lstreams, Top
7982 @chapter Consoles; Devices; Frames; Windows
7983
7984 @menu
7985 * Introduction to Consoles; Devices; Frames; Windows::
7986 * Point::
7987 * Window Hierarchy::
7988 * The Window Object::
7989 @end menu
7990
7991 @node Introduction to Consoles; Devices; Frames; Windows, Point, Consoles; Devices; Frames; Windows, Consoles; Devices; Frames; Windows
7992 @section Introduction to Consoles; Devices; Frames; Windows
7993
7994 A window-system window that you see on the screen is called a
7995 @dfn{frame} in Emacs terminology.  Each frame is subdivided into one or
7996 more non-overlapping panes, called (confusingly) @dfn{windows}.  Each
7997 window displays the text of a buffer in it. (See above on Buffers.) Note
7998 that buffers and windows are independent entities: Two or more windows
7999 can be displaying the same buffer (potentially in different locations),
8000 and a buffer can be displayed in no windows.
8001
8002   A single display screen that contains one or more frames is called
8003 a @dfn{display}.  Under most circumstances, there is only one display.
8004 However, more than one display can exist, for example if you have
8005 a @dfn{multi-headed} console, i.e. one with a single keyboard but
8006 multiple displays. (Typically in such a situation, the various
8007 displays act like one large display, in that the mouse is only
8008 in one of them at a time, and moving the mouse off of one moves
8009 it into another.) In some cases, the different displays will
8010 have different characteristics, e.g. one color and one mono.
8011
8012   XEmacs can display frames on multiple displays.  It can even deal
8013 simultaneously with frames on multiple keyboards (called @dfn{consoles} in
8014 XEmacs terminology).  Here is one case where this might be useful: You
8015 are using XEmacs on your workstation at work, and leave it running.
8016 Then you go home and dial in on a TTY line, and you can use the
8017 already-running XEmacs process to display another frame on your local
8018 TTY.
8019
8020   Thus, there is a hierarchy console -> display -> frame -> window.
8021 There is a separate Lisp object type for each of these four concepts.
8022 Furthermore, there is logically a @dfn{selected console},
8023 @dfn{selected display}, @dfn{selected frame}, and @dfn{selected window}.
8024 Each of these objects is distinguished in various ways, such as being the
8025 default object for various functions that act on objects of that type.
8026 Note that every containing object remembers the ``selected'' object
8027 among the objects that it contains: e.g. not only is there a selected
8028 window, but every frame remembers the last window in it that was
8029 selected, and changing the selected frame causes the remembered window
8030 within it to become the selected window.  Similar relationships apply
8031 for consoles to devices and devices to frames.
8032
8033 @node Point, Window Hierarchy, Introduction to Consoles; Devices; Frames; Windows, Consoles; Devices; Frames; Windows
8034 @section Point
8035
8036   Recall that every buffer has a current insertion position, called
8037 @dfn{point}.  Now, two or more windows may be displaying the same buffer,
8038 and the text cursor in the two windows (i.e. @code{point}) can be in
8039 two different places.  You may ask, how can that be, since each
8040 buffer has only one value of @code{point}?  The answer is that each window
8041 also has a value of @code{point} that is squirreled away in it.  There
8042 is only one selected window, and the value of ``point'' in that buffer
8043 corresponds to that window.  When the selected window is changed
8044 from one window to another displaying the same buffer, the old
8045 value of @code{point} is stored into the old window's ``point'' and the
8046 value of @code{point} from the new window is retrieved and made the
8047 value of @code{point} in the buffer.  This means that @code{window-point}
8048 for the selected window is potentially inaccurate, and if you
8049 want to retrieve the correct value of @code{point} for a window,
8050 you must special-case on the selected window and retrieve the
8051 buffer's point instead.  This is related to why @code{save-window-excursion}
8052 does not save the selected window's value of @code{point}.
8053
8054 @node Window Hierarchy, The Window Object, Point, Consoles; Devices; Frames; Windows
8055 @section Window Hierarchy
8056 @cindex window hierarchy
8057 @cindex hierarchy of windows
8058
8059   If a frame contains multiple windows (panes), they are always created
8060 by splitting an existing window along the horizontal or vertical axis.
8061 Terminology is a bit confusing here: to @dfn{split a window
8062 horizontally} means to create two side-by-side windows, i.e. to make a
8063 @emph{vertical} cut in a window.  Likewise, to @dfn{split a window
8064 vertically} means to create two windows, one above the other, by making
8065 a @emph{horizontal} cut.
8066
8067   If you split a window and then split again along the same axis, you
8068 will end up with a number of panes all arranged along the same axis.
8069 The precise way in which the splits were made should not be important,
8070 and this is reflected internally.  Internally, all windows are arranged
8071 in a tree, consisting of two types of windows, @dfn{combination} windows
8072 (which have children, and are covered completely by those children) and
8073 @dfn{leaf} windows, which have no children and are visible.  Every
8074 combination window has two or more children, all arranged along the same
8075 axis.  There are (logically) two subtypes of windows, depending on
8076 whether their children are horizontally or vertically arrayed.  There is
8077 always one root window, which is either a leaf window (if the frame
8078 contains only one window) or a combination window (if the frame contains
8079 more than one window).  In the latter case, the root window will have
8080 two or more children, either horizontally or vertically arrayed, and
8081 each of those children will be either a leaf window or another
8082 combination window.
8083
8084   Here are some rules:
8085
8086 @enumerate
8087 @item
8088 Horizontal combination windows can never have children that are
8089 horizontal combination windows; same for vertical.
8090
8091 @item
8092 Only leaf windows can be split (obviously) and this splitting does one
8093 of two things: (a) turns the leaf window into a combination window and
8094 creates two new leaf children, or (b) turns the leaf window into one of
8095 the two new leaves and creates the other leaf.  Rule (1) dictates which
8096 of these two outcomes happens.
8097
8098 @item
8099 Every combination window must have at least two children.
8100
8101 @item
8102 Leaf windows can never become combination windows.  They can be deleted,
8103 however.  If this results in a violation of (3), the parent combination
8104 window also gets deleted.
8105
8106 @item
8107 All functions that accept windows must be prepared to accept combination
8108 windows, and do something sane (e.g. signal an error if so).
8109 Combination windows @emph{do} escape to the Lisp level.
8110
8111 @item
8112 All windows have three fields governing their contents:
8113 these are @dfn{hchild} (a list of horizontally-arrayed children),
8114 @dfn{vchild} (a list of vertically-arrayed children), and @dfn{buffer}
8115 (the buffer contained in a leaf window).  Exactly one of
8116 these will be non-nil.  Remember that @dfn{horizontally-arrayed}
8117 means ``side-by-side'' and @dfn{vertically-arrayed} means
8118 @dfn{one above the other}.
8119
8120 @item
8121 Leaf windows also have markers in their @code{start} (the
8122 first buffer position displayed in the window) and @code{pointm}
8123 (the window's stashed value of @code{point}---see above) fields,
8124 while combination windows have nil in these fields.
8125
8126 @item
8127 The list of children for a window is threaded through the
8128 @code{next} and @code{prev} fields of each child window.
8129
8130 @item
8131 @strong{Deleted windows can be undeleted}.  This happens as a result of
8132 restoring a window configuration, and is unlike frames, displays, and
8133 consoles, which, once deleted, can never be restored.  Deleting a window
8134 does nothing except set a special @code{dead} bit to 1 and clear out the
8135 @code{next}, @code{prev}, @code{hchild}, and @code{vchild} fields, for
8136 GC purposes.
8137
8138 @item
8139 Most frames actually have two top-level windows---one for the
8140 minibuffer and one (the @dfn{root}) for everything else.  The modeline
8141 (if present) separates these two.  The @code{next} field of the root
8142 points to the minibuffer, and the @code{prev} field of the minibuffer
8143 points to the root.  The other @code{next} and @code{prev} fields are
8144 @code{nil}, and the frame points to both of these windows.
8145 Minibuffer-less frames have no minibuffer window, and the @code{next}
8146 and @code{prev} of the root window are @code{nil}.  Minibuffer-only
8147 frames have no root window, and the @code{next} of the minibuffer window
8148 is @code{nil} but the @code{prev} points to itself. (#### This is an
8149 artifact that should be fixed.)
8150 @end enumerate
8151
8152 @node The Window Object,  , Window Hierarchy, Consoles; Devices; Frames; Windows
8153 @section The Window Object
8154
8155   Windows have the following accessible fields:
8156
8157 @table @code
8158 @item frame
8159 The frame that this window is on.
8160
8161 @item mini_p
8162 Non-@code{nil} if this window is a minibuffer window.
8163
8164 @item buffer
8165 The buffer that the window is displaying.  This may change often during
8166 the life of the window.
8167
8168 @item dedicated
8169 Non-@code{nil} if this window is dedicated to its buffer.
8170
8171 @item pointm
8172 @cindex window point internals
8173 This is the value of point in the current buffer when this window is
8174 selected; when it is not selected, it retains its previous value.
8175
8176 @item start
8177 The position in the buffer that is the first character to be displayed
8178 in the window.
8179
8180 @item force_start
8181 If this flag is non-@code{nil}, it says that the window has been
8182 scrolled explicitly by the Lisp program.  This affects what the next
8183 redisplay does if point is off the screen: instead of scrolling the
8184 window to show the text around point, it moves point to a location that
8185 is on the screen.
8186
8187 @item last_modified
8188 The @code{modified} field of the window's buffer, as of the last time
8189 a redisplay completed in this window.
8190
8191 @item last_point
8192 The buffer's value of point, as of the last time
8193 a redisplay completed in this window.
8194
8195 @item left
8196 This is the left-hand edge of the window, measured in columns.  (The
8197 leftmost column on the screen is @w{column 0}.)
8198
8199 @item top
8200 This is the top edge of the window, measured in lines.  (The top line on
8201 the screen is @w{line 0}.)
8202
8203 @item height
8204 The height of the window, measured in lines.
8205
8206 @item width
8207 The width of the window, measured in columns.
8208
8209 @item next
8210 This is the window that is the next in the chain of siblings.  It is
8211 @code{nil} in a window that is the rightmost or bottommost of a group of
8212 siblings.
8213
8214 @item prev
8215 This is the window that is the previous in the chain of siblings.  It is
8216 @code{nil} in a window that is the leftmost or topmost of a group of
8217 siblings.
8218
8219 @item parent
8220 Internally, XEmacs arranges windows in a tree; each group of siblings has
8221 a parent window whose area includes all the siblings.  This field points
8222 to a window's parent.
8223
8224 Parent windows do not display buffers, and play little role in display
8225 except to shape their child windows.  Emacs Lisp programs usually have
8226 no access to the parent windows; they operate on the windows at the
8227 leaves of the tree, which actually display buffers.
8228
8229 @item hscroll
8230 This is the number of columns that the display in the window is scrolled
8231 horizontally to the left.  Normally, this is 0.
8232
8233 @item use_time
8234 This is the last time that the window was selected.  The function
8235 @code{get-lru-window} uses this field.
8236
8237 @item display_table
8238 The window's display table, or @code{nil} if none is specified for it.
8239
8240 @item update_mode_line
8241 Non-@code{nil} means this window's mode line needs to be updated.
8242
8243 @item base_line_number
8244 The line number of a certain position in the buffer, or @code{nil}.
8245 This is used for displaying the line number of point in the mode line.
8246
8247 @item base_line_pos
8248 The position in the buffer for which the line number is known, or
8249 @code{nil} meaning none is known.
8250
8251 @item region_showing
8252 If the region (or part of it) is highlighted in this window, this field
8253 holds the mark position that made one end of that region.  Otherwise,
8254 this field is @code{nil}.
8255 @end table
8256
8257 @node The Redisplay Mechanism, Extents, Consoles; Devices; Frames; Windows, Top
8258 @chapter The Redisplay Mechanism
8259
8260   The redisplay mechanism is one of the most complicated sections of
8261 XEmacs, especially from a conceptual standpoint.  This is doubly so
8262 because, unlike for the basic aspects of the Lisp interpreter, the
8263 computer science theories of how to efficiently handle redisplay are not
8264 well-developed.
8265
8266   When working with the redisplay mechanism, remember the Golden Rules
8267 of Redisplay:
8268
8269 @enumerate
8270 @item
8271 It Is Better To Be Correct Than Fast.
8272 @item
8273 Thou Shalt Not Run Elisp From Within Redisplay.
8274 @item
8275 It Is Better To Be Fast Than Not To Be.
8276 @end enumerate
8277
8278 @menu
8279 * Critical Redisplay Sections::
8280 * Line Start Cache::
8281 * Redisplay Piece by Piece::
8282 @end menu
8283
8284 @node Critical Redisplay Sections, Line Start Cache, The Redisplay Mechanism, The Redisplay Mechanism
8285 @section Critical Redisplay Sections
8286 @cindex critical redisplay sections
8287
8288 Within this section, we are defenseless and assume that the
8289 following cannot happen:
8290
8291 @enumerate
8292 @item
8293 garbage collection
8294 @item
8295 Lisp code evaluation
8296 @item
8297 frame size changes
8298 @end enumerate
8299
8300 We ensure (3) by calling @code{hold_frame_size_changes()}, which
8301 will cause any pending frame size changes to get put on hold
8302 till after the end of the critical section.  (1) follows
8303 automatically if (2) is met.  #### Unfortunately, there are
8304 some places where Lisp code can be called within this section.
8305 We need to remove them.
8306
8307 If @code{Fsignal()} is called during this critical section, we
8308 will @code{abort()}.
8309
8310 If garbage collection is called during this critical section,
8311 we simply return. #### We should abort instead.
8312
8313 #### If a frame-size change does occur we should probably
8314 actually be preempting redisplay.
8315
8316 @node Line Start Cache, Redisplay Piece by Piece, Critical Redisplay Sections, The Redisplay Mechanism
8317 @section Line Start Cache
8318 @cindex line start cache
8319
8320   The traditional scrolling code in Emacs breaks in a variable height
8321 world.  It depends on the key assumption that the number of lines that
8322 can be displayed at any given time is fixed.  This led to a complete
8323 separation of the scrolling code from the redisplay code.  In order to
8324 fully support variable height lines, the scrolling code must actually be
8325 tightly integrated with redisplay.  Only redisplay can determine how
8326 many lines will be displayed on a screen for any given starting point.
8327
8328   What is ideally wanted is a complete list of the starting buffer
8329 position for every possible display line of a buffer along with the
8330 height of that display line.  Maintaining such a full list would be very
8331 expensive.  We settle for having it include information for all areas
8332 which we happen to generate anyhow (i.e. the region currently being
8333 displayed) and for those areas we need to work with.
8334
8335   In order to ensure that the cache accurately represents what redisplay
8336 would actually show, it is necessary to invalidate it in many
8337 situations.  If the buffer changes, the starting positions may no longer
8338 be correct.  If a face or an extent has changed then the line heights
8339 may have altered.  These events happen frequently enough that the cache
8340 can end up being constantly disabled.  With this potentially constant
8341 invalidation when is the cache ever useful?
8342
8343   Even if the cache is invalidated before every single usage, it is
8344 necessary.  Scrolling often requires knowledge about display lines which
8345 are actually above or below the visible region.  The cache provides a
8346 convenient light-weight method of storing this information for multiple
8347 display regions.  This knowledge is necessary for the scrolling code to
8348 always obey the First Golden Rule of Redisplay.
8349
8350   If the cache already contains all of the information that the scrolling
8351 routines happen to need so that it doesn't have to go generate it, then
8352 we are able to obey the Third Golden Rule of Redisplay.  The first thing
8353 we do to help out the cache is to always add the displayed region.  This
8354 region had to be generated anyway, so the cache ends up getting the
8355 information basically for free.  In those cases where a user is simply
8356 scrolling around viewing a buffer there is a high probability that this
8357 is sufficient to always provide the needed information.  The second
8358 thing we can do is be smart about invalidating the cache.
8359
8360   TODO---Be smart about invalidating the cache.  Potential places:
8361
8362 @itemize @bullet
8363 @item
8364 Insertions at end-of-line which don't cause line-wraps do not alter the
8365 starting positions of any display lines.  These types of buffer
8366 modifications should not invalidate the cache.  This is actually a large
8367 optimization for redisplay speed as well.
8368 @item
8369 Buffer modifications frequently only affect the display of lines at and
8370 below where they occur.  In these situations we should only invalidate
8371 the part of the cache starting at where the modification occurs.
8372 @end itemize
8373
8374   In case you're wondering, the Second Golden Rule of Redisplay is not
8375 applicable.
8376
8377 @node Redisplay Piece by Piece,  , Line Start Cache, The Redisplay Mechanism
8378 @section Redisplay Piece by Piece
8379 @cindex Redisplay Piece by Piece
8380
8381 As you can begin to see redisplay is complex and also not well
8382 documented. Chuck no longer works on XEmacs so this section is my take
8383 on the workings of redisplay.
8384
8385 Redisplay happens in three phases:
8386
8387 @enumerate
8388 @item
8389 Determine desired display in area that needs redisplay.
8390 Implemented by @code{redisplay.c}
8391 @item
8392 Compare desired display with current display
8393 Implemented by @code{redisplay-output.c}
8394 @item
8395 Output changes Implemented by @code{redisplay-output.c},
8396 @code{redisplay-x.c}, @code{redisplay-msw.c} and @code{redisplay-tty.c}
8397 @end enumerate
8398
8399 Steps 1 and 2 are device-independent and relatively complex.  Step 3 is
8400 mostly device-dependent.
8401
8402 Determining the desired display
8403
8404 Display attributes are stored in @code{display_line} structures. Each
8405 @code{display_line} consists of a set of @code{display_block}'s and each
8406 @code{display_block} contains a number of @code{rune}'s. Generally
8407 dynarr's of @code{display_line}'s are held by each window representing
8408 the current display and the desired display.
8409
8410 The @code{display_line} structures are tightly tied to buffers which
8411 presents a problem for redisplay as this connection is bogus for the
8412 modeline. Hence the @code{display_line} generation routines are
8413 duplicated for generating the modeline. This means that the modeline
8414 display code has many bugs that the standard redisplay code does not.
8415
8416 The guts of @code{display_line} generation are in
8417 @code{create_text_block}, which creates a single display line for the
8418 desired locale. This incrementally parses the characters on the current
8419 line and generates redisplay structures for each.
8420
8421 Gutter redisplay is different. Because the data to display is stored in
8422 a string we cannot use @code{create_text_block}. Instead we use
8423 @code{create_text_string_block} which performs the same function as
8424 @code{create_text_block} but for strings. Many of the complexities of
8425 @code{create_text_block} to do with cursor handling and selective
8426 display have been removed.
8427
8428 @node Extents, Faces, The Redisplay Mechanism, Top
8429 @chapter Extents
8430
8431 @menu
8432 * Introduction to Extents::     Extents are ranges over text, with properties.
8433 * Extent Ordering::             How extents are ordered internally.
8434 * Format of the Extent Info::   The extent information in a buffer or string.
8435 * Zero-Length Extents::         A weird special case.
8436 * Mathematics of Extent Ordering::  A rigorous foundation.
8437 * Extent Fragments::            Cached information useful for redisplay.
8438 @end menu
8439
8440 @node Introduction to Extents, Extent Ordering, Extents, Extents
8441 @section Introduction to Extents
8442
8443   Extents are regions over a buffer, with a start and an end position
8444 denoting the region of the buffer included in the extent.  In
8445 addition, either end can be closed or open, meaning that the endpoint
8446 is or is not logically included in the extent.  Insertion of a character
8447 at a closed endpoint causes the character to go inside the extent;
8448 insertion at an open endpoint causes the character to go outside.
8449
8450   Extent endpoints are stored using memory indices (see @file{insdel.c}),
8451 to minimize the amount of adjusting that needs to be done when
8452 characters are inserted or deleted.
8453
8454   (Formerly, extent endpoints at the gap could be either before or
8455 after the gap, depending on the open/closedness of the endpoint.
8456 The intent of this was to make it so that insertions would
8457 automatically go inside or out of extents as necessary with no
8458 further work needing to be done.  It didn't work out that way,
8459 however, and just ended up complexifying and buggifying all the
8460 rest of the code.)
8461
8462 @node Extent Ordering, Format of the Extent Info, Introduction to Extents, Extents
8463 @section Extent Ordering
8464
8465   Extents are compared using memory indices.  There are two orderings
8466 for extents and both orders are kept current at all times.  The normal
8467 or @dfn{display} order is as follows:
8468
8469 @example
8470 Extent A is ``less than'' extent B,
8471 that is, earlier in the display order,
8472   if:    A-start < B-start,
8473   or if: A-start = B-start, and A-end > B-end
8474 @end example
8475
8476   So if two extents begin at the same position, the larger of them is the
8477 earlier one in the display order (@code{EXTENT_LESS} is true).
8478
8479   For the e-order, the same thing holds:
8480
8481 @example
8482 Extent A is ``less than'' extent B in e-order,
8483 that is, later in the buffer,
8484   if:    A-end < B-end,
8485   or if: A-end = B-end, and A-start > B-start
8486 @end example
8487
8488   So if two extents end at the same position, the smaller of them is the
8489 earlier one in the e-order (@code{EXTENT_E_LESS} is true).
8490
8491   The display order and the e-order are complementary orders: any
8492 theorem about the display order also applies to the e-order if you swap
8493 all occurrences of ``display order'' and ``e-order'', ``less than'' and
8494 ``greater than'', and ``extent start'' and ``extent end''.
8495
8496 @node Format of the Extent Info, Zero-Length Extents, Extent Ordering, Extents
8497 @section Format of the Extent Info
8498
8499   An extent-info structure consists of a list of the buffer or string's
8500 extents and a @dfn{stack of extents} that lists all of the extents over
8501 a particular position.  The stack-of-extents info is used for
8502 optimization purposes---it basically caches some info that might
8503 be expensive to compute.  Certain otherwise hard computations are easy
8504 given the stack of extents over a particular position, and if the
8505 stack of extents over a nearby position is known (because it was
8506 calculated at some prior point in time), it's easy to move the stack
8507 of extents to the proper position.
8508
8509   Given that the stack of extents is an optimization, and given that
8510 it requires memory, a string's stack of extents is wiped out each
8511 time a garbage collection occurs.  Therefore, any time you retrieve
8512 the stack of extents, it might not be there.  If you need it to
8513 be there, use the @code{_force} version.
8514
8515   Similarly, a string may or may not have an extent_info structure.
8516 (Generally it won't if there haven't been any extents added to the
8517 string.) So use the @code{_force} version if you need the extent_info
8518 structure to be there.
8519
8520   A list of extents is maintained as a double gap array: one gap array
8521 is ordered by start index (the @dfn{display order}) and the other is
8522 ordered by end index (the @dfn{e-order}).  Note that positions in an
8523 extent list should logically be conceived of as referring @emph{to} a
8524 particular extent (as is the norm in programs) rather than sitting
8525 between two extents.  Note also that callers of these functions should
8526 not be aware of the fact that the extent list is implemented as an
8527 array, except for the fact that positions are integers (this should be
8528 generalized to handle integers and linked list equally well).
8529
8530 @node Zero-Length Extents, Mathematics of Extent Ordering, Format of the Extent Info, Extents
8531 @section Zero-Length Extents
8532
8533   Extents can be zero-length, and will end up that way if their endpoints
8534 are explicitly set that way or if their detachable property is nil
8535 and all the text in the extent is deleted. (The exception is open-open
8536 zero-length extents, which are barred from existing because there is
8537 no sensible way to define their properties.  Deletion of the text in
8538 an open-open extent causes it to be converted into a closed-open
8539 extent.)  Zero-length extents are primarily used to represent
8540 annotations, and behave as follows:
8541
8542 @enumerate
8543 @item
8544 Insertion at the position of a zero-length extent expands the extent
8545 if both endpoints are closed; goes after the extent if it is closed-open;
8546 and goes before the extent if it is open-closed.
8547
8548 @item
8549 Deletion of a character on a side of a zero-length extent whose
8550 corresponding endpoint is closed causes the extent to be detached if
8551 it is detachable; if the extent is not detachable or the corresponding
8552 endpoint is open, the extent remains in the buffer, moving as necessary.
8553 @end enumerate
8554
8555   Note that closed-open, non-detachable zero-length extents behave
8556 exactly like markers and that open-closed, non-detachable zero-length
8557 extents behave like the ``point-type'' marker in Mule.
8558
8559 @node Mathematics of Extent Ordering, Extent Fragments, Zero-Length Extents, Extents
8560 @section Mathematics of Extent Ordering
8561 @cindex extent mathematics
8562 @cindex mathematics of extents
8563 @cindex extent ordering
8564
8565 @cindex display order of extents
8566 @cindex extents, display order
8567   The extents in a buffer are ordered by ``display order'' because that
8568 is that order that the redisplay mechanism needs to process them in.
8569 The e-order is an auxiliary ordering used to facilitate operations
8570 over extents.  The operations that can be performed on the ordered
8571 list of extents in a buffer are
8572
8573 @enumerate
8574 @item
8575 Locate where an extent would go if inserted into the list.
8576 @item
8577 Insert an extent into the list.
8578 @item
8579 Remove an extent from the list.
8580 @item
8581 Map over all the extents that overlap a range.
8582 @end enumerate
8583
8584   (4) requires being able to determine the first and last extents
8585 that overlap a range.
8586
8587   NOTE: @dfn{overlap} is used as follows:
8588
8589 @itemize @bullet
8590 @item
8591 two ranges overlap if they have at least one point in common.
8592 Whether the endpoints are open or closed makes a difference here.
8593 @item
8594 a point overlaps a range if the point is contained within the
8595 range; this is equivalent to treating a point @math{P} as the range
8596 @math{[P, P]}.
8597 @item
8598 In the case of an @emph{extent} overlapping a point or range, the extent
8599 is normally treated as having closed endpoints.  This applies
8600 consistently in the discussion of stacks of extents and such below.
8601 Note that this definition of overlap is not necessarily consistent with
8602 the extents that @code{map-extents} maps over, since @code{map-extents}
8603 sometimes pays attention to whether the endpoints of an extents are open
8604 or closed.  But for our purposes, it greatly simplifies things to treat
8605 all extents as having closed endpoints.
8606 @end itemize
8607
8608 First, define @math{>}, @math{<}, @math{<=}, etc. as applied to extents
8609 to mean comparison according to the display order.  Comparison between
8610 an extent @math{E} and an index @math{I} means comparison between
8611 @math{E} and the range @math{[I, I]}.
8612
8613 Also define @math{e>}, @math{e<}, @math{e<=}, etc. to mean comparison
8614 according to the e-order.
8615
8616 For any range @math{R}, define @math{R(0)} to be the starting index of
8617 the range and @math{R(1)} to be the ending index of the range.
8618
8619 For any extent @math{E}, define @math{E(next)} to be the extent directly
8620 following @math{E}, and @math{E(prev)} to be the extent directly
8621 preceding @math{E}.  Assume @math{E(next)} and @math{E(prev)} can be
8622 determined from @math{E} in constant time.  (This is because we store
8623 the extent list as a doubly linked list.)
8624
8625 Similarly, define @math{E(e-next)} and @math{E(e-prev)} to be the
8626 extents directly following and preceding @math{E} in the e-order.
8627
8628 Now:
8629
8630 Let @math{R} be a range.
8631 Let @math{F} be the first extent overlapping @math{R}.
8632 Let @math{L} be the last extent overlapping @math{R}.
8633
8634 Theorem 1: @math{R(1)} lies between @math{L} and @math{L(next)},
8635 i.e. @math{L <= R(1) < L(next)}.
8636
8637   This follows easily from the definition of display order.  The
8638 basic reason that this theorem applies is that the display order
8639 sorts by increasing starting index.
8640
8641   Therefore, we can determine @math{L} just by looking at where we would
8642 insert @math{R(1)} into the list, and if we know @math{F} and are moving
8643 forward over extents, we can easily determine when we've hit @math{L} by
8644 comparing the extent we're at to @math{R(1)}.
8645
8646 @example
8647 Theorem 2: @math{F(e-prev) e< [1, R(0)] e<= F}.
8648 @end example
8649
8650   This is the analog of Theorem 1, and applies because the e-order
8651 sorts by increasing ending index.
8652
8653   Therefore, @math{F} can be found in the same amount of time as
8654 operation (1), i.e. the time that it takes to locate where an extent
8655 would go if inserted into the e-order list.
8656
8657   If the lists were stored as balanced binary trees, then operation (1)
8658 would take logarithmic time, which is usually quite fast.  However,
8659 currently they're stored as simple doubly-linked lists, and instead we
8660 do some caching to try to speed things up.
8661
8662   Define a @dfn{stack of extents} (or @dfn{SOE}) as the set of extents
8663 (ordered in the display order) that overlap an index @math{I}, together
8664 with the SOE's @dfn{previous} extent, which is an extent that precedes
8665 @math{I} in the e-order. (Hopefully there will not be very many extents
8666 between @math{I} and the previous extent.)
8667
8668 Now:
8669
8670 Let @math{I} be an index, let @math{S} be the stack of extents on
8671 @math{I}, let @math{F} be the first extent in @math{S}, and let @math{P}
8672 be @math{S}'s previous extent.
8673
8674 Theorem 3: The first extent in @math{S} is the first extent that overlaps
8675 any range @math{[I, J]}.
8676
8677 Proof: Any extent that overlaps @math{[I, J]} but does not include
8678 @math{I} must have a start index @math{> I}, and thus be greater than
8679 any extent in @math{S}.
8680
8681 Therefore, finding the first extent that overlaps a range @math{R} is
8682 the same as finding the first extent that overlaps @math{R(0)}.
8683
8684 Theorem 4: Let @math{I2} be an index such that @math{I2 > I}, and let
8685 @math{F2} be the first extent that overlaps @math{I2}.  Then, either
8686 @math{F2} is in @math{S} or @math{F2} is greater than any extent in
8687 @math{S}.
8688
8689 Proof: If @math{F2} does not include @math{I} then its start index is
8690 greater than @math{I} and thus it is greater than any extent in
8691 @math{S}, including @math{F}.  Otherwise, @math{F2} includes @math{I}
8692 and thus is in @math{S}, and thus @math{F2 >= F}.
8693
8694 @node Extent Fragments,  , Mathematics of Extent Ordering, Extents
8695 @section Extent Fragments
8696 @cindex extent fragment
8697
8698   Imagine that the buffer is divided up into contiguous, non-overlapping
8699 @dfn{runs} of text such that no extent starts or ends within a run
8700 (extents that abut the run don't count).
8701
8702   An extent fragment is a structure that holds data about the run that
8703 contains a particular buffer position (if the buffer position is at the
8704 junction of two runs, the run after the position is used)---the
8705 beginning and end of the run, a list of all of the extents in that run,
8706 the @dfn{merged face} that results from merging all of the faces
8707 corresponding to those extents, the begin and end glyphs at the
8708 beginning of the run, etc.  This is the information that redisplay needs
8709 in order to display this run.
8710
8711   Extent fragments have to be very quick to update to a new buffer
8712 position when moving linearly through the buffer.  They rely on the
8713 stack-of-extents code, which does the heavy-duty algorithmic work of
8714 determining which extents overly a particular position.
8715
8716 @node Faces, Glyphs, Extents, Top
8717 @chapter Faces
8718
8719 Not yet documented.
8720
8721 @node Glyphs, Specifiers, Faces, Top
8722 @chapter Glyphs
8723
8724 Glyphs are graphical elements that can be displayed in XEmacs buffers or
8725 gutters. We use the term graphical element here in the broadest possible
8726 sense since glyphs can be as mundane as text to as arcane as a native
8727 tab widget.
8728
8729 In XEmacs, glyphs represent the uninstantiated state of graphical
8730 elements, i.e. they hold all the information necessary to produce an
8731 image on-screen but the image does not exist at this stage.
8732
8733 Glyphs are lazily instantiated by calling one of the glyph
8734 functions. This usually occurs within redisplay when
8735 @code{Fglyph_height} is called. Instantiation causes an image-instance
8736 to be created and cached. This cache is on a device basis for all glyphs
8737 except glyph-widgets, and on a window basis for glyph widgets.  The
8738 caching is done by @code{image_instantiate} and is necessary because it
8739 is generally possible to display an image-instance in multiple
8740 domains. For instance if we create a Pixmap, we can actually display
8741 this on multiple windows - even though we only need a single Pixmap
8742 instance to do this. If caching wasn't done then it would be necessary
8743 to create image-instances for every displayable occurrence of a glyph -
8744 and every usage - and this would be extremely memory and cpu intensive.
8745
8746 Widget-glyphs (a.k.a native widgets) are not cached in this way. This is
8747 because widget-glyph image-instances on screen are toolkit windows, and
8748 thus cannot be reused in multiple XEmacs domains. Thus widget-glyphs are
8749 cached on a window basis.
8750
8751 Any action on a glyph first consults the cache before actually
8752 instantiating a widget.
8753
8754 @section Widget-Glyphs in the MS-Windows Environment
8755
8756 To Do
8757
8758 @section Widget-Glyphs in the X Environment
8759
8760 Widget-glyphs under X make heavy use of lwlib for manipulating the
8761 native toolkit objects. This is primarily so that different toolkits can
8762 be supported for widget-glyphs, just as they are supported for features
8763 such as menubars etc.
8764
8765 Lwlib is extremely poorly documented and quite hairy so here is my
8766 understanding of what goes on.
8767
8768 Lwlib maintains a set of widget_instances which mirror the hierarchical
8769 state of Xt widgets. I think this is so that widgets can be updated and
8770 manipulated generically by the lwlib library. For instance
8771 update_one_widget_instance can cope with multiple types of widget and
8772 multiple types of toolkit. Each element in the widget hierarchy is updated
8773 from its corresponding widget_instance by walking the widget_instance
8774 tree recursively.
8775
8776 This has desirable properties such as lw_modify_all_widgets which is
8777 called from @file{glyphs-x.c} and updates all the properties of a widget
8778 without having to know what the widget is or what toolkit it is from.
8779 Unfortunately this also has hairy properties such as making the lwlib
8780 code quite complex. And of course lwlib has to know at some level what
8781 the widget is and how to set its properties.
8782
8783 @node Specifiers, Menus, Glyphs, Top
8784 @chapter Specifiers
8785
8786 Not yet documented.
8787
8788 @node Menus, Subprocesses, Specifiers, Top
8789 @chapter Menus
8790
8791   A menu is set by setting the value of the variable
8792 @code{current-menubar} (which may be buffer-local) and then calling
8793 @code{set-menubar-dirty-flag} to signal a change.  This will cause the
8794 menu to be redrawn at the next redisplay.  The format of the data in
8795 @code{current-menubar} is described in @file{menubar.c}.
8796
8797   Internally the data in current-menubar is parsed into a tree of
8798 @code{widget_value's} (defined in @file{lwlib.h}); this is accomplished
8799 by the recursive function @code{menu_item_descriptor_to_widget_value()},
8800 called by @code{compute_menubar_data()}.  Such a tree is deallocated
8801 using @code{free_widget_value()}.
8802
8803   @code{update_screen_menubars()} is one of the external entry points.
8804 This checks to see, for each screen, if that screen's menubar needs to
8805 be updated.  This is the case if
8806
8807 @enumerate
8808 @item
8809 @code{set-menubar-dirty-flag} was called since the last redisplay.  (This
8810 function sets the C variable menubar_has_changed.)
8811 @item
8812 The buffer displayed in the screen has changed.
8813 @item
8814 The screen has no menubar currently displayed.
8815 @end enumerate
8816
8817   @code{set_screen_menubar()} is called for each such screen.  This
8818 function calls @code{compute_menubar_data()} to create the tree of
8819 widget_value's, then calls @code{lw_create_widget()},
8820 @code{lw_modify_all_widgets()}, and/or @code{lw_destroy_all_widgets()}
8821 to create the X-Toolkit widget associated with the menu.
8822
8823   @code{update_psheets()}, the other external entry point, actually
8824 changes the menus being displayed.  It uses the widgets fixed by
8825 @code{update_screen_menubars()} and calls various X functions to ensure
8826 that the menus are displayed properly.
8827
8828   The menubar widget is set up so that @code{pre_activate_callback()} is
8829 called when the menu is first selected (i.e. mouse button goes down),
8830 and @code{menubar_selection_callback()} is called when an item is
8831 selected.  @code{pre_activate_callback()} calls the function in
8832 activate-menubar-hook, which can change the menubar (this is described
8833 in @file{menubar.c}).  If the menubar is changed,
8834 @code{set_screen_menubars()} is called.
8835 @code{menubar_selection_callback()} enqueues a menu event, putting in it
8836 a function to call (either @code{eval} or @code{call-interactively}) and
8837 its argument, which is the callback function or form given in the menu's
8838 description.
8839
8840 @node Subprocesses, Interface to X Windows, Menus, Top
8841 @chapter Subprocesses
8842
8843   The fields of a process are:
8844
8845 @table @code
8846 @item name
8847 A string, the name of the process.
8848
8849 @item command
8850 A list containing the command arguments that were used to start this
8851 process.
8852
8853 @item filter
8854 A function used to accept output from the process instead of a buffer,
8855 or @code{nil}.
8856
8857 @item sentinel
8858 A function called whenever the process receives a signal, or @code{nil}.
8859
8860 @item buffer
8861 The associated buffer of the process.
8862
8863 @item pid
8864 An integer, the Unix process @sc{id}.
8865
8866 @item childp
8867 A flag, non-@code{nil} if this is really a child process.
8868 It is @code{nil} for a network connection.
8869
8870 @item mark
8871 A marker indicating the position of the end of the last output from this
8872 process inserted into the buffer.  This is often but not always the end
8873 of the buffer.
8874
8875 @item kill_without_query
8876 If this is non-@code{nil}, killing XEmacs while this process is still
8877 running does not ask for confirmation about killing the process.
8878
8879 @item raw_status_low
8880 @itemx raw_status_high
8881 These two fields record 16 bits each of the process status returned by
8882 the @code{wait} system call.
8883
8884 @item status
8885 The process status, as @code{process-status} should return it.
8886
8887 @item tick
8888 @itemx update_tick
8889 If these two fields are not equal, a change in the status of the process
8890 needs to be reported, either by running the sentinel or by inserting a
8891 message in the process buffer.
8892
8893 @item pty_flag
8894 Non-@code{nil} if communication with the subprocess uses a @sc{pty};
8895 @code{nil} if it uses a pipe.
8896
8897 @item infd
8898 The file descriptor for input from the process.
8899
8900 @item outfd
8901 The file descriptor for output to the process.
8902
8903 @item subtty
8904 The file descriptor for the terminal that the subprocess is using.  (On
8905 some systems, there is no need to record this, so the value is
8906 @code{-1}.)
8907
8908 @item tty_name
8909 The name of the terminal that the subprocess is using,
8910 or @code{nil} if it is using pipes.
8911 @end table
8912
8913 @node Interface to X Windows, Index , Subprocesses, Top
8914 @chapter Interface to X Windows
8915
8916 Not yet documented.
8917
8918 @include index.texi
8919
8920 @c Print the tables of contents
8921 @summarycontents
8922 @contents
8923 @c That's all
8924
8925 @bye