elisp @@ macro
[bpt/guile.git] / doc / ref / data-rep.texi
index b505f45..d0a76e9 100644 (file)
 @c -*-texinfo-*-
 @c This is part of the GNU Guile Reference Manual.
-@c Copyright (C)  1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
+@c Copyright (C)  1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2010
 @c   Free Software Foundation, Inc.
 @c See the file guile.texi for copying conditions.
 
-@c essay \input texinfo
-@c essay @c -*-texinfo-*-
-@c essay @c %**start of header
-@c essay @setfilename data-rep.info
-@c essay @settitle Data Representation in Guile
-@c essay @c %**end of header
-
-@c essay @include version.texi
-
-@c essay @dircategory The Algorithmic Language Scheme
-@c essay @direntry
-@c essay * data-rep: (data-rep).  Data Representation in Guile --- how to use
-@c essay                 Guile objects in your C code.
-@c essay @end direntry
-
-@c essay @setchapternewpage off
-
-@c essay @ifinfo
-@c essay Data Representation in Guile
-
-@c essay Copyright (C) 1998, 1999, 2000, 2003 Free Software Foundation
-
-@c essay Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
-@c essay this manual provided the copyright notice and this permission notice
-@c essay are preserved on all copies.
-
-@c essay @ignore
-@c essay Permission is granted to process this file through TeX and print the
-@c essay results, provided the printed document carries copying permission
-@c essay notice identical to this one except for the removal of this paragraph
-@c essay (this paragraph not being relevant to the printed manual).
-@c essay @end ignore
-
-@c essay Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
-@c essay manual under the conditions for verbatim copying, provided that the entire
-@c essay resulting derived work is distributed under the terms of a permission
-@c essay notice identical to this one.
-
-@c essay Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
-@c essay into another language, under the above conditions for modified versions,
-@c essay except that this permission notice may be stated in a translation approved
-@c essay by the Free Software Foundation.
-@c essay @end ifinfo
-
-@c essay @titlepage
-@c essay @sp 10
-@c essay @comment The title is printed in a large font.
-@c essay @title Data Representation in Guile
-@c essay @subtitle $Id: data-rep.texi,v 1.18 2004-07-07 12:17:41 mvo Exp $
-@c essay @subtitle For use with Guile @value{VERSION}
-@c essay @author Jim Blandy
-@c essay @author Free Software Foundation
-@c essay @author @email{jimb@@red-bean.com}
-@c essay @c The following two commands start the copyright page.
-@c essay @page
-@c essay @vskip 0pt plus 1filll
-@c essay @vskip 0pt plus 1filll
-@c essay Copyright @copyright{} 1998 Free Software Foundation
-
-@c essay Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
-@c essay this manual provided the copyright notice and this permission notice
-@c essay are preserved on all copies.
-
-@c essay Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
-@c essay manual under the conditions for verbatim copying, provided that the entire
-@c essay resulting derived work is distributed under the terms of a permission
-@c essay notice identical to this one.
-
-@c essay Permission is granted to copy and distribute translations of this manual
-@c essay into another language, under the above conditions for modified versions,
-@c essay except that this permission notice may be stated in a translation approved
-@c essay by Free Software Foundation.
-@c essay @end titlepage
-
-@c essay @c @smallbook
-@c essay @c @finalout
-@c essay @headings double
-
-
-@c essay @node Top, Data Representation in Scheme, (dir), (dir)
-@c essay @top Data Representation in Guile
-
-@c essay @ifinfo
-@c essay This essay is meant to provide the background necessary to read and
-@c essay write C code that manipulates Scheme values in a way that conforms to
-@c essay libguile's interface.  If you would like to write or maintain a
-@c essay Guile-based application in C or C++, this is the first information you
-@c essay need.
-
-@c essay In order to make sense of Guile's @code{SCM_} functions, or read
-@c essay libguile's source code, it's essential to have a good grasp of how Guile
-@c essay actually represents Scheme values.  Otherwise, a lot of the code, and
-@c essay the conventions it follows, won't make very much sense.
-
-@c essay We assume you know both C and Scheme, but we do not assume you are
-@c essay familiar with Guile's C interface.
-@c essay @end ifinfo
-
-
 @node Data Representation
-@appendix Data Representation in Guile
-
-@strong{by Jim Blandy}
-
-[Due to the rather non-orthogonal and performance-oriented nature of the
-SCM interface, you need to understand SCM internals *before* you can use
-the SCM API.  That's why this chapter comes first.]
-
-[NOTE: this is Jim Blandy's essay almost entirely unmodified.  It has to
-be adapted to fit this manual smoothly.]
-
-In order to make sense of Guile's SCM_ functions, or read libguile's
-source code, it's essential to have a good grasp of how Guile actually
-represents Scheme values.  Otherwise, a lot of the code, and the
-conventions it follows, won't make very much sense.  This essay is meant
-to provide the background necessary to read and write C code that
-manipulates Scheme values in a way that is compatible with libguile.
-
-We assume you know both C and Scheme, but we do not assume you are
-familiar with Guile's implementation.
-
-@menu
-* Data Representation in Scheme::       Why things aren't just totally
-                                        straightforward, in general terms.
-* How Guile does it::                   How to write C code that manipulates
-                                        Guile values, with an explanation
-                                        of Guile's garbage collector.
-@end menu
-
-@node Data Representation in Scheme
-@section Data Representation in Scheme
+@section Data Representation
 
 Scheme is a latently-typed language; this means that the system cannot,
 in general, determine the type of a given expression at compile time.
@@ -156,27 +27,25 @@ single type large enough to hold either a complete value or a pointer
 to a complete value, along with the necessary typing information.
 
 The following sections will present a simple typing system, and then
-make some refinements to correct its major weaknesses.  However, this is
-not a description of the system Guile actually uses.  It is only an
-illustration of the issues Guile's system must address.  We provide all
-the information one needs to work with Guile's data in @ref{How Guile
-does it}.
-
+make some refinements to correct its major weaknesses. We then conclude
+with a discussion of specific choices that Guile has made regarding
+garbage collection and data representation.
 
 @menu
 * A Simple Representation::     
 * Faster Integers::             
 * Cheaper Pairs::               
-* Guile Is Hairier::            
+* Conservative GC::          
+* The SCM Type in Guile::
 @end menu
 
 @node A Simple Representation
 @subsection A Simple Representation
 
-The simplest way to meet the above requirements in C would be to
-represent each value as a pointer to a structure containing a type
-indicator, followed by a union carrying the real value.  Assuming that
-@code{SCM} is the name of our universal type, we can write:
+The simplest way to represent Scheme values in C would be to represent
+each value as a pointer to a structure containing a type indicator,
+followed by a union carrying the real value. Assuming that @code{SCM} is
+the name of our universal type, we can write:
 
 @example
 enum type @{ integer, pair, string, vector, ... @};
@@ -227,17 +96,17 @@ too costly, in both time and space.  Integers should be very cheap to
 create and manipulate.
 
 One possible solution comes from the observation that, on many
-architectures, structures must be aligned on a four-byte boundary.
-(Whether or not the machine actually requires it, we can write our own
-allocator for @code{struct value} objects that assures this is true.)
-In this case, the lower two bits of the structure's address are known to
-be zero.
+architectures, heap-allocated data (i.e., what you get when you call
+@code{malloc}) must be aligned on an eight-byte boundary. (Whether or
+not the machine actually requires it, we can write our own allocator for
+@code{struct value} objects that assures this is true.) In this case,
+the lower three bits of the structure's address are known to be zero.
 
 This gives us the room we need to provide an improved representation
 for integers.  We make the following rules:
 @itemize @bullet
 @item
-If the lower two bits of an @code{SCM} value are zero, then the SCM
+If the lower three bits of an @code{SCM} value are zero, then the SCM
 value is a pointer to a @code{struct value}, and everything proceeds as
 before.
 @item
@@ -261,11 +130,11 @@ struct value @{
   @} value;
 @};
 
-#define POINTER_P(x) (((int) (x) & 3) == 0)
+#define POINTER_P(x) (((int) (x) & 7) == 0)
 #define INTEGER_P(x) (! POINTER_P (x))
 
-#define GET_INTEGER(x)  ((int) (x) >> 2)
-#define MAKE_INTEGER(x) ((SCM) (((x) << 2) | 1))
+#define GET_INTEGER(x)  ((int) (x) >> 3)
+#define MAKE_INTEGER(x) ((SCM) (((x) << 3) | 1))
 @end example
 
 Notice that @code{integer} no longer appears as an element of @code{enum
@@ -303,34 +172,36 @@ integers, we can compute their sum as follows:
 @example
 MAKE_INTEGER (GET_INTEGER (@var{x}) + GET_INTEGER (@var{y}))
 @end example
-Now, integer math requires no allocation or memory references.  Most
-real Scheme systems actually use an even more efficient representation,
-but this essay isn't about bit-twiddling.  (Hint: what if pointers had
-@code{01} in their least significant bits, and integers had @code{00}?)
+Now, integer math requires no allocation or memory references. Most real
+Scheme systems actually implement addition and other operations using an
+even more efficient algorithm, but this essay isn't about
+bit-twiddling. (Hint: how do you decide when to overflow to a bignum?
+How would you do it in assembly?)
 
 
 @node Cheaper Pairs
 @subsection Cheaper Pairs
 
-However, there is yet another issue to confront.  Most Scheme heaps
-contain more pairs than any other type of object; Jonathan Rees says
-that pairs occupy 45% of the heap in his Scheme implementation, Scheme
-48.  However, our representation above spends three @code{SCM}-sized
-words per pair --- one for the type, and two for the @sc{car} and
-@sc{cdr}.  Is there any way to represent pairs using only two words?
+However, there is yet another issue to confront. Most Scheme heaps
+contain more pairs than any other type of object; Jonathan Rees said at
+one point that pairs occupy 45% of the heap in his Scheme
+implementation, Scheme 48. However, our representation above spends
+three @code{SCM}-sized words per pair --- one for the type, and two for
+the @sc{car} and @sc{cdr}. Is there any way to represent pairs using
+only two words?
 
 Let us refine the convention we established earlier.  Let us assert
 that:
 @itemize @bullet
 @item
-  If the bottom two bits of an @code{SCM} value are @code{#b00}, then
+  If the bottom three bits of an @code{SCM} value are @code{#b000}, then
   it is a pointer, as before.
 @item
-  If the bottom two bits are @code{#b01}, then the upper bits are an
+  If the bottom three bits are @code{#b001}, then the upper bits are an
   integer.  This is a bit more restrictive than before.
 @item
-  If the bottom two bits are @code{#b10}, then the value, with the bottom
-  two bits masked out, is the address of a pair.
+  If the bottom two bits are @code{#b010}, then the value, with the bottom
+  three bits masked out, is the address of a pair.
 @end itemize
 
 Here is the new C code:
@@ -352,14 +223,14 @@ struct pair @{
   SCM car, cdr;
 @};
 
-#define POINTER_P(x) (((int) (x) & 3) == 0)
+#define POINTER_P(x) (((int) (x) & 7) == 0)
 
-#define INTEGER_P(x)  (((int) (x) & 3) == 1)
-#define GET_INTEGER(x)  ((int) (x) >> 2)
-#define MAKE_INTEGER(x) ((SCM) (((x) << 2) | 1))
+#define INTEGER_P(x)  (((int) (x) & 7) == 1)
+#define GET_INTEGER(x)  ((int) (x) >> 3)
+#define MAKE_INTEGER(x) ((SCM) (((x) << 3) | 1))
 
-#define PAIR_P(x) (((int) (x) & 3) == 2)
-#define GET_PAIR(x) ((struct pair *) ((int) (x) & ~3))
+#define PAIR_P(x) (((int) (x) & 7) == 2)
+#define GET_PAIR(x) ((struct pair *) ((int) (x) & ~7))
 @end example
 
 Notice that @code{enum type} and @code{struct value} now only contain
@@ -407,95 +278,32 @@ are referencing, making a modified pointer as fast to use as an
 unmodified pointer.
 
 
-@node Guile Is Hairier
-@subsection Guile Is Hairier
-
-We originally started with a very simple typing system --- each object
-has a field that indicates its type.  Then, for the sake of efficiency
-in both time and space, we moved some of the typing information directly
-into the @code{SCM} value, and left the rest in the @code{struct value}.
-Guile itself employs a more complex hierarchy, storing finer and finer
-gradations of type information in different places, depending on the
-object's coarser type.
-
-In the author's opinion, Guile could be simplified greatly without
-significant loss of efficiency, but the simplified system would still be
-more complex than what we've presented above.
-
-
-@node How Guile does it
-@section How Guile does it
-
-Here we present the specifics of how Guile represents its data.  We
-don't go into complete detail; an exhaustive description of Guile's
-system would be boring, and we do not wish to encourage people to write
-code which depends on its details anyway.  We do, however, present
-everything one need know to use Guile's data.
-
-This section is in limbo.  It used to document the 'low-level' C API
-of Guile that was used both by clients of libguile and by libguile
-itself.
-
-In the future, clients should only need to look into the sections
-@ref{Programming in C} and @ref{API Reference}.  This section will in
-the end only contain stuff about the internals of Guile.
-
-@menu
-* General Rules::               
-* Conservative GC::          
-* Immediates vs Non-immediates::  
-* Immediate Datatypes::         
-* Non-immediate Datatypes::     
-* Signalling Type Errors::      
-* Unpacking the SCM type::
-@end menu
-
-@node General Rules
-@subsection General Rules
-
-Any code which operates on Guile datatypes must @code{#include} the
-header file @code{<libguile.h>}.  This file contains a definition for
-the @code{SCM} typedef (Guile's universal type, as in the examples
-above), and definitions and declarations for a host of macros and
-functions that operate on @code{SCM} values.
-
-All identifiers declared by @code{<libguile.h>} begin with @code{scm_}
-or @code{SCM_}.
-
-@c [[I wish this were true, but I don't think it is at the moment. -JimB]]
-@c Macros do not evaluate their arguments more than once, unless documented
-@c to do so.
-
-The functions described here generally check the types of their
-@code{SCM} arguments, and signal an error if their arguments are of an
-inappropriate type.  Macros generally do not, unless that is their
-specified purpose.  You must verify their argument types beforehand, as
-necessary.
-
-Macros and functions that return a boolean value have names ending in
-@code{P} or @code{_p} (for ``predicate'').  Those that return a negated
-boolean value have names starting with @code{SCM_N}.  For example,
-@code{SCM_IMP (@var{x})} is a predicate which returns non-zero iff
-@var{x} is an immediate value (an @code{IM}).  @code{SCM_NCONSP
-(@var{x})} is a predicate which returns non-zero iff @var{x} is
-@emph{not} a pair object (a @code{CONS}).
-
-
 @node Conservative GC
 @subsection Conservative Garbage Collection
 
 Aside from the latent typing, the major source of constraints on a
 Scheme implementation's data representation is the garbage collector.
 The collector must be able to traverse every live object in the heap, to
-determine which objects are not live.
-
-There are many ways to implement this, but Guile uses an algorithm
-called @dfn{mark and sweep}.  The collector scans the system's global
-variables and the local variables on the stack to determine which
-objects are immediately accessible by the C code.  It then scans those
-objects to find the objects they point to, @i{et cetera}.  The collector
-sets a @dfn{mark bit} on each object it finds, so each object is
-traversed only once.  This process is called @dfn{tracing}.
+determine which objects are not live, and thus collectable.
+
+There are many ways to implement this. Guile's garbage collection is
+built on a library, the Boehm-Demers-Weiser conservative garbage
+collector (BDW-GC). The BDW-GC ``just works'', for the most part. But
+since it is interesting to know how these things work, we include here a
+high-level description of what the BDW-GC does.
+
+Garbage collection has two logical phases: a @dfn{mark} phase, in which
+the set of live objects is enumerated, and a @dfn{sweep} phase, in which
+objects not traversed in the mark phase are collected. Correct
+functioning of the collector depends on being able to traverse the
+entire set of live objects.
+
+In the mark phase, the collector scans the system's global variables and
+the local variables on the stack to determine which objects are
+immediately accessible by the C code. It then scans those objects to
+find the objects they point to, and so on. The collector logically sets
+a @dfn{mark bit} on each object it finds, so each object is traversed
+only once.
 
 When the collector can find no unmarked objects pointed to by marked
 objects, it assumes that any objects that are still unmarked will never
@@ -510,9 +318,9 @@ to all global variables that refer to the heap, and another list
 for the collector's benefit.
 
 The list of global variables is usually not too difficult to maintain,
-since global variables are relatively rare.  However, an explicitly
+since global variables are relatively rare. However, an explicitly
 maintained list of local variables (in the author's personal experience)
-is a nightmare to maintain.  Thus, Guile uses a technique called
+is a nightmare to maintain. Thus, the BDW-GC uses a technique called
 @dfn{conservative garbage collection}, to make the local variable list
 unnecessary.
 
@@ -522,50 +330,21 @@ is a pointer into the heap.  Thus, the collector marks all objects whose
 addresses appear anywhere in the stack, without knowing for sure how
 that word is meant to be interpreted.
 
+In addition to the stack, the BDW-GC will also scan static data
+sections. This means that global variables are also scanned when looking
+for live Scheme objects.
+
 Obviously, such a system will occasionally retain objects that are
-actually garbage, and should be freed.  In practice, this is not a
-problem.  The alternative, an explicitly maintained list of local
+actually garbage, and should be freed. In practice, this is not a
+problem. The alternative, an explicitly maintained list of local
 variable addresses, is effectively much less reliable, due to programmer
-error.
-
-To accommodate this technique, data must be represented so that the
-collector can accurately determine whether a given stack word is a
-pointer or not.  Guile does this as follows:
-
-@itemize @bullet
-@item
-Every heap object has a two-word header, called a @dfn{cell}.  Some
-objects, like pairs, fit entirely in a cell's two words; others may
-store pointers to additional memory in either of the words.  For
-example, strings and vectors store their length in the first word, and a
-pointer to their elements in the second.
-
-@item
-Guile allocates whole arrays of cells at a time, called @dfn{heap
-segments}.  These segments are always allocated so that the cells they
-contain fall on eight-byte boundaries, or whatever is appropriate for
-the machine's word size.  Guile keeps all cells in a heap segment
-initialized, whether or not they are currently in use.
-
-@item
-Guile maintains a sorted table of heap segments.
-@end itemize
-
-Thus, given any random word @var{w} fetched from the stack, Guile's
-garbage collector can consult the table to see if @var{w} falls within a
-known heap segment, and check @var{w}'s alignment.  If both tests pass,
-the collector knows that @var{w} is a valid pointer to a cell,
-intentional or not, and proceeds to trace the cell.
-
-Note that heap segments do not contain all the data Guile uses; cells
-for objects like vectors and strings contain pointers to other memory
-areas.  However, since those pointers are internal, and not shared among
-many pieces of code, it is enough for the collector to find the cell,
-and then use the cell's type to find more pointers to trace.
+error. Interested readers should see the BDW-GC web page at
+@uref{http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/gc}, for more
+information.
 
 
-@node Immediates vs Non-immediates
-@subsection Immediates vs Non-immediates
+@node The SCM Type in Guile
+@subsection The SCM Type in Guile
 
 Guile classifies Scheme objects into two kinds: those that fit entirely
 within an @code{SCM}, and those that require heap storage.
@@ -576,476 +355,15 @@ mysterious end-of-file object, and some others.
 
 The remaining types are called, not surprisingly, @dfn{non-immediates}.
 They include pairs, procedures, strings, vectors, and all other data
-types in Guile.
-
-@deftypefn Macro int SCM_IMP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is an immediate object.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_NIMP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a non-immediate object.  This is the
-exact complement of @code{SCM_IMP}, above.
-@end deftypefn
-
-Note that for versions of Guile prior to 1.4 it was necessary to use the
-@code{SCM_NIMP} macro before calling a finer-grained predicate to
-determine @var{x}'s type, such as @code{SCM_CONSP} or
-@code{SCM_VECTORP}.  This is no longer required: the definitions of all
-Guile type predicates now include a call to @code{SCM_NIMP} where
-necessary.
-
-
-@node Immediate Datatypes
-@subsection Immediate Datatypes
-
-The following datatypes are immediate values; that is, they fit entirely
-within an @code{SCM} value.  The @code{SCM_IMP} and @code{SCM_NIMP}
-macros will distinguish these from non-immediates; see @ref{Immediates
-vs Non-immediates} for an explanation of the distinction.
-
-Note that the type predicates for immediate values work correctly on any
-@code{SCM} value; you do not need to call @code{SCM_IMP} first, to
-establish that a value is immediate.
-
-@menu
-* Integer Data::                    
-* Character Data::                  
-* Boolean Data::                    
-* Unique Values::               
-@end menu
-
-@node Integer Data
-@subsubsection Integers
-
-Here are functions for operating on small integers, that fit within an
-@code{SCM}.  Such integers are called @dfn{immediate numbers}, or
-@dfn{INUMs}.  In general, INUMs occupy all but two bits of an
-@code{SCM}.
+types in Guile. For non-immediates, the @code{SCM} word contains a
+pointer to data on the heap, with further information about the object
+in question is stored in that data.
 
-Bignums and floating-point numbers are non-immediate objects, and have
-their own, separate accessors.  The functions here will not work on
-them.  This is not as much of a problem as you might think, however,
-because the system never constructs bignums that could fit in an INUM,
-and never uses floating point values for exact integers.
-
-@deftypefn Macro int SCM_INUMP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a small integer value.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_NINUMP (SCM @var{x})
-The complement of SCM_INUMP.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_INUM (SCM @var{x})
-Return the value of @var{x} as an ordinary, C integer.  If @var{x}
-is not an INUM, the result is undefined.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_MAKINUM (int @var{i})
-Given a C integer @var{i}, return its representation as an @code{SCM}.
-This function does not check for overflow.
-@end deftypefn
-
-
-@node Character Data
-@subsubsection Characters
-
-Here are functions for operating on characters.
-
-@deftypefn Macro int SCM_CHARP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a character value.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro {unsigned int} SCM_CHAR (SCM @var{x})
-Return the value of @code{x} as a C character.  If @var{x} is not a
-Scheme character, the result is undefined.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_MAKE_CHAR (int @var{c})
-Given a C character @var{c}, return its representation as a Scheme
-character value.
-@end deftypefn
-
-
-@node Boolean Data
-@subsubsection Booleans
-
-Booleans are represented as two specific immediate SCM values,
-@code{SCM_BOOL_T} and @code{SCM_BOOL_F}.  @xref{Booleans}, for more
+This section describes how the @code{SCM} type is actually represented
+and used at the C level. Interested readers should see
+@code{libguile/tags.h} for an exposition of how Guile stores type
 information.
 
-@node Unique Values
-@subsubsection Unique Values
-
-The immediate values that are neither small integers, characters, nor
-booleans are all unique values --- that is, datatypes with only one
-instance.
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_EOL
-The Scheme empty list object, or ``End Of List'' object, usually written
-in Scheme as @code{'()}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_EOF_VAL
-The Scheme end-of-file value.  It has no standard written
-representation, for obvious reasons.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_UNSPECIFIED
-The value returned by expressions which the Scheme standard says return
-an ``unspecified'' value.
-
-This is sort of a weirdly literal way to take things, but the standard
-read-eval-print loop prints nothing when the expression returns this
-value, so it's not a bad idea to return this when you can't think of
-anything else helpful.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_UNDEFINED
-The ``undefined'' value.  Its most important property is that is not
-equal to any valid Scheme value.  This is put to various internal uses
-by C code interacting with Guile.
-
-For example, when you write a C function that is callable from Scheme
-and which takes optional arguments, the interpreter passes
-@code{SCM_UNDEFINED} for any arguments you did not receive.
-
-We also use this to mark unbound variables.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_UNBNDP (SCM @var{x})
-Return true if @var{x} is @code{SCM_UNDEFINED}.  Apply this to a
-symbol's value to see if it has a binding as a global variable.
-@end deftypefn
-
-
-@node Non-immediate Datatypes
-@subsection Non-immediate Datatypes 
-
-A non-immediate datatype is one which lives in the heap, either because
-it cannot fit entirely within a @code{SCM} word, or because it denotes a
-specific storage location (in the nomenclature of the Revised^5 Report
-on Scheme).
-
-The @code{SCM_IMP} and @code{SCM_NIMP} macros will distinguish these
-from immediates; see @ref{Immediates vs Non-immediates}.
-
-Given a cell, Guile distinguishes between pairs and other non-immediate
-types by storing special @dfn{tag} values in a non-pair cell's car, that
-cannot appear in normal pairs.  A cell with a non-tag value in its car
-is an ordinary pair.  The type of a cell with a tag in its car depends
-on the tag; the non-immediate type predicates test this value.  If a tag
-value appears elsewhere (in a vector, for example), the heap may become
-corrupted.
-
-Note how the type information for a non-immediate object is split
-between the @code{SCM} word and the cell that the @code{SCM} word points
-to.  The @code{SCM} word itself only indicates that the object is
-non-immediate --- in other words stored in a heap cell.  The tag stored
-in the first word of the heap cell indicates more precisely the type of
-that object.
-
-The type predicates for non-immediate values work correctly on any
-@code{SCM} value; you do not need to call @code{SCM_NIMP} first, to
-establish that a value is non-immediate.
-
-@menu
-* Pair Data::                       
-* Vector Data::                     
-* Procedures::                  
-* Closures::                    
-* Subrs::                       
-* Port Data::                       
-@end menu
-
-
-@node Pair Data
-@subsubsection Pairs
-
-Pairs are the essential building block of list structure in Scheme.  A
-pair object has two fields, called the @dfn{car} and the @dfn{cdr}.
-
-It is conventional for a pair's @sc{car} to contain an element of a
-list, and the @sc{cdr} to point to the next pair in the list, or to
-contain @code{SCM_EOL}, indicating the end of the list.  Thus, a set of
-pairs chained through their @sc{cdr}s constitutes a singly-linked list.
-Scheme and libguile define many functions which operate on lists
-constructed in this fashion, so although lists chained through the
-@sc{car}s of pairs will work fine too, they may be less convenient to
-manipulate, and receive less support from the community.
-
-Guile implements pairs by mapping the @sc{car} and @sc{cdr} of a pair
-directly into the two words of the cell.
-
-
-@deftypefn Macro int SCM_CONSP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a Scheme pair object.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_NCONSP (SCM @var{x})
-The complement of SCM_CONSP.
-@end deftypefn
-
-@deftypefun SCM scm_cons (SCM @var{car}, SCM @var{cdr})
-Allocate (``CONStruct'') a new pair, with @var{car} and @var{cdr} as its
-contents.
-@end deftypefun
-
-The macros below perform no type checking.  The results are undefined if
-@var{cell} is an immediate.  However, since all non-immediate Guile
-objects are constructed from cells, and these macros simply return the
-first element of a cell, they actually can be useful on datatypes other
-than pairs.  (Of course, it is not very modular to use them outside of
-the code which implements that datatype.)
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_CAR (SCM @var{cell})
-Return the @sc{car}, or first field, of @var{cell}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_CDR (SCM @var{cell})
-Return the @sc{cdr}, or second field, of @var{cell}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro void SCM_SETCAR (SCM @var{cell}, SCM @var{x})
-Set the @sc{car} of @var{cell} to @var{x}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro void SCM_SETCDR (SCM @var{cell}, SCM @var{x})
-Set the @sc{cdr} of @var{cell} to @var{x}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_CAAR (SCM @var{cell})
-@deftypefnx Macro SCM SCM_CADR (SCM @var{cell})
-@deftypefnx Macro SCM SCM_CDAR (SCM @var{cell}) @dots{}
-@deftypefnx Macro SCM SCM_CDDDDR (SCM @var{cell})
-Return the @sc{car} of the @sc{car} of @var{cell}, the @sc{car} of the
-@sc{cdr} of @var{cell}, @i{et cetera}.
-@end deftypefn
-
-
-@node Vector Data
-@subsubsection Vectors, Strings, and Symbols
-
-Vectors, strings, and symbols have some properties in common.  They all
-have a length, and they all have an array of elements.  In the case of a
-vector, the elements are @code{SCM} values; in the case of a string or
-symbol, the elements are characters.
-
-All these types store their length (along with some tagging bits) in the
-@sc{car} of their header cell, and store a pointer to the elements in
-their @sc{cdr}.  Thus, the @code{SCM_CAR} and @code{SCM_CDR} macros
-are (somewhat) meaningful when applied to these datatypes.
-
-@deftypefn Macro int SCM_VECTORP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a vector.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_STRINGP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a string.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_SYMBOLP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a symbol.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_VECTOR_LENGTH (SCM @var{x})
-@deftypefnx Macro int SCM_STRING_LENGTH (SCM @var{x})
-@deftypefnx Macro int SCM_SYMBOL_LENGTH (SCM @var{x})
-Return the length of the object @var{x}.  The result is undefined if
-@var{x} is not a vector, string, or symbol, respectively.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro {SCM *} SCM_VECTOR_BASE (SCM @var{x})
-Return a pointer to the array of elements of the vector @var{x}.
-The result is undefined if @var{x} is not a vector.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro {char *} SCM_STRING_CHARS (SCM @var{x})
-@deftypefnx Macro {char *} SCM_SYMBOL_CHARS (SCM @var{x})
-Return a pointer to the characters of @var{x}.  The result is undefined
-if @var{x} is not a symbol or string, respectively.
-@end deftypefn
-
-There are also a few magic values stuffed into memory before a symbol's
-characters, but you don't want to know about those.  What cruft!
-
-Note that @code{SCM_VECTOR_BASE}, @code{SCM_STRING_CHARS} and
-@code{SCM_SYMBOL_CHARS} return pointers to data within the respective
-object.  Care must be taken that the object is not garbage collected
-while that data is still being accessed.  This is the same as for a
-smob, @xref{Remembering During Operations}.
-
-
-@node Procedures
-@subsubsection Procedures
-
-Guile provides two kinds of procedures: @dfn{closures}, which are the
-result of evaluating a @code{lambda} expression, and @dfn{subrs}, which
-are C functions packaged up as Scheme objects, to make them available to
-Scheme programmers.
-
-(There are actually other sorts of procedures: compiled closures, and
-continuations; see the source code for details about them.)
-
-@deftypefun SCM scm_procedure_p (SCM @var{x})
-Return @code{SCM_BOOL_T} iff @var{x} is a Scheme procedure object, of
-any sort.  Otherwise, return @code{SCM_BOOL_F}.
-@end deftypefun
-
-
-@node Closures
-@subsubsection Closures
-
-[FIXME: this needs to be further subbed, but texinfo has no subsubsub]
-
-A closure is a procedure object, generated as the value of a
-@code{lambda} expression in Scheme.  The representation of a closure is
-straightforward --- it contains a pointer to the code of the lambda
-expression from which it was created, and a pointer to the environment
-it closes over.
-
-In Guile, each closure also has a property list, allowing the system to
-store information about the closure.  I'm not sure what this is used for
-at the moment --- the debugger, maybe?
-
-@deftypefn Macro int SCM_CLOSUREP (SCM @var{x})
-Return non-zero iff @var{x} is a closure.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_PROCPROPS (SCM @var{x})
-Return the property list of the closure @var{x}.  The results are
-undefined if @var{x} is not a closure.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro void SCM_SETPROCPROPS (SCM @var{x}, SCM @var{p})
-Set the property list of the closure @var{x} to @var{p}.  The results
-are undefined if @var{x} is not a closure.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_CODE (SCM @var{x})
-Return the code of the closure @var{x}.  The result is undefined if
-@var{x} is not a closure.
-
-This function should probably only be used internally by the
-interpreter, since the representation of the code is intimately
-connected with the interpreter's implementation.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro SCM SCM_ENV (SCM @var{x})
-Return the environment enclosed by @var{x}.
-The result is undefined if @var{x} is not a closure.
-
-This function should probably only be used internally by the
-interpreter, since the representation of the environment is intimately
-connected with the interpreter's implementation.
-@end deftypefn
-
-
-@node Subrs
-@subsubsection Subrs
-
-[FIXME: this needs to be further subbed, but texinfo has no subsubsub]
-
-A subr is a pointer to a C function, packaged up as a Scheme object to
-make it callable by Scheme code.  In addition to the function pointer,
-the subr also contains a pointer to the name of the function, and
-information about the number of arguments accepted by the C function, for
-the sake of error checking.
-
-There is no single type predicate macro that recognizes subrs, as
-distinct from other kinds of procedures.  The closest thing is
-@code{scm_procedure_p}; see @ref{Procedures}.
-
-@deftypefn Macro {char *} SCM_SNAME (@var{x})
-Return the name of the subr @var{x}.  The result is undefined if
-@var{x} is not a subr.
-@end deftypefn
-
-@deftypefun SCM scm_c_define_gsubr (char *@var{name}, int @var{req}, int @var{opt}, int @var{rest}, SCM (*@var{function})())
-Create a new subr object named @var{name}, based on the C function
-@var{function}, make it visible to Scheme the value of as a global
-variable named @var{name}, and return the subr object.
-
-The subr object accepts @var{req} required arguments, @var{opt} optional
-arguments, and a @var{rest} argument iff @var{rest} is non-zero.  The C
-function @var{function} should accept @code{@var{req} + @var{opt}}
-arguments, or @code{@var{req} + @var{opt} + 1} arguments if @code{rest}
-is non-zero.
-
-When a subr object is applied, it must be applied to at least @var{req}
-arguments, or else Guile signals an error.  @var{function} receives the
-subr's first @var{req} arguments as its first @var{req} arguments.  If
-there are fewer than @var{opt} arguments remaining, then @var{function}
-receives the value @code{SCM_UNDEFINED} for any missing optional
-arguments.  If @var{rst} is non-zero, then any arguments after the first
-@code{@var{req} + @var{opt}} are packaged up as a list as passed as
-@var{function}'s last argument.
-
-Note that subrs can actually only accept a predefined set of
-combinations of required, optional, and rest arguments.  For example, a
-subr can take one required argument, or one required and one optional
-argument, but a subr can't take one required and two optional arguments.
-It's bizarre, but that's the way the interpreter was written.  If the
-arguments to @code{scm_c_define_gsubr} do not fit one of the predefined
-patterns, then @code{scm_c_define_gsubr} will return a compiled closure
-object instead of a subr object.
-@end deftypefun
-
-
-@node Port Data
-@subsubsection Ports
-
-Haven't written this yet, 'cos I don't understand ports yet.
-
-
-@node Signalling Type Errors
-@subsection Signalling Type Errors
-
-Every function visible at the Scheme level should aggressively check the
-types of its arguments, to avoid misinterpreting a value, and perhaps
-causing a segmentation fault.  Guile provides some macros to make this
-easier.
-
-@deftypefn Macro void SCM_ASSERT (int @var{test}, SCM @var{obj}, unsigned int @var{position}, const char *@var{subr})
-If @var{test} is zero, signal a ``wrong type argument'' error,
-attributed to the subroutine named @var{subr}, operating on the value
-@var{obj}, which is the @var{position}'th argument of @var{subr}.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_ARG1
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG2
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG3
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG4
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG5
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG6
-@deftypefnx Macro int SCM_ARG7
-One of the above values can be used for @var{position} to indicate the
-number of the argument of @var{subr} which is being checked.
-Alternatively, a positive integer number can be used, which allows to
-check arguments after the seventh.  However, for parameter numbers up to
-seven it is preferable to use @code{SCM_ARGN} instead of the
-corresponding raw number, since it will make the code easier to
-understand.
-@end deftypefn
-
-@deftypefn Macro int SCM_ARGn
-Passing a value of zero or @code{SCM_ARGn} for @var{position} allows to
-leave it unspecified which argument's type is incorrect.  Again,
-@code{SCM_ARGn} should be preferred over a raw zero constant.
-@end deftypefn
-
-
-@node Unpacking the SCM type
-@subsection Unpacking the SCM Type
-
-The previous sections have explained how @code{SCM} values can refer to
-immediate and non-immediate Scheme objects.  For immediate objects, the
-complete object value is stored in the @code{SCM} word itself, while for
-non-immediates, the @code{SCM} word contains a pointer to a heap cell,
-and further information about the object in question is stored in that
-cell.  This section describes how the @code{SCM} type is actually
-represented and used at the C level.
-
 In fact, there are two basic C data types to represent objects in
 Guile: @code{SCM} and @code{scm_t_bits}.
 
@@ -1056,7 +374,6 @@ Guile: @code{SCM} and @code{scm_t_bits}.
 * Allocating Cells::
 * Heap Cell Type Information::
 * Accessing Cell Entries::
-* Basic Rules for Accessing Cell Entries::
 @end menu
 
 
@@ -1084,7 +401,7 @@ corresponding @code{SCM} value using the @code{SCM_PACK} macro.
 @node Immediate objects
 @subsubsection Immediate objects
 
-A Scheme object may either be an immediate, i.e. carrying all necessary
+A Scheme object may either be an immediate, i.e.@: carrying all necessary
 information by itself, or it may contain a reference to a @dfn{cell}
 with additional information on the heap.  Although in general it should
 be irrelevant for user code whether an object is an immediate or not,
@@ -1111,6 +428,48 @@ If so, all of the type and value information can be determined from the
 (@var{x})}.
 @end itemize
 
+There are a number of special values in Scheme, most of them documented
+elsewhere in this manual. It's not quite the right place to put them,
+but for now, here's a list of the C names given to some of these values:
+
+@deftypefn Macro SCM SCM_EOL
+The Scheme empty list object, or ``End Of List'' object, usually written
+in Scheme as @code{'()}.
+@end deftypefn
+
+@deftypefn Macro SCM SCM_EOF_VAL
+The Scheme end-of-file value.  It has no standard written
+representation, for obvious reasons.
+@end deftypefn
+
+@deftypefn Macro SCM SCM_UNSPECIFIED
+The value returned by some (but not all) expressions that the Scheme
+standard says return an ``unspecified'' value.
+
+This is sort of a weirdly literal way to take things, but the standard
+read-eval-print loop prints nothing when the expression returns this
+value, so it's not a bad idea to return this when you can't think of
+anything else helpful.
+@end deftypefn
+
+@deftypefn Macro SCM SCM_UNDEFINED
+The ``undefined'' value.  Its most important property is that is not
+equal to any valid Scheme value.  This is put to various internal uses
+by C code interacting with Guile.
+
+For example, when you write a C function that is callable from Scheme
+and which takes optional arguments, the interpreter passes
+@code{SCM_UNDEFINED} for any arguments you did not receive.
+
+We also use this to mark unbound variables.
+@end deftypefn
+
+@deftypefn Macro int SCM_UNBNDP (SCM @var{x})
+Return true if @var{x} is @code{SCM_UNDEFINED}.  Note that this is not a
+check to see if @var{x} is @code{SCM_UNBOUND}.  History will not be kind
+to us.
+@end deftypefn
+
 
 @node Non-immediate objects
 @subsubsection Non-immediate objects
@@ -1122,7 +481,7 @@ This reference can be decoded to a C pointer to a heap cell using the
 @code{SCM} value is done using the @code{PTR2SCM} macro.
 
 @c (FIXME:: this name should be changed)
-@deftypefn Macro (scm_t_cell *) SCM2PTR (SCM @var{x})
+@deftypefn Macro {scm_t_cell *} SCM2PTR (SCM @var{x})
 Extract and return the heap cell pointer from a non-immediate @code{SCM}
 object @var{x}.
 @end deftypefn
@@ -1312,28 +671,6 @@ entries.
 @end itemize
 
 
-@node Basic Rules for Accessing Cell Entries
-@subsubsection Basic Rules for Accessing Cell Entries
-
-For each cell type it is generally up to the implementation of that type
-which of the corresponding cell entries hold Scheme objects and which
-hold raw C values.  However, there is one basic rule that has to be
-followed: Scheme pairs consist of exactly two cell entries, which both
-contain Scheme objects.  Further, a cell which contains a Scheme object
-in it first entry has to be a Scheme pair.  In other words, it is not
-allowed to store a Scheme object in the first cell entry and a non
-Scheme object in the second cell entry.
-
-@c Fixme:shouldn't this rather be SCM_PAIRP / SCM_PAIR_P ?
-@deftypefn Macro int SCM_CONSP (SCM @var{x})
-Determine, whether the Scheme object @var{x} is a Scheme pair,
-i.e. whether @var{x} references a heap cell consisting of exactly two
-entries, where both entries contain a Scheme object.  In this case, both
-entries will have to be accessed using the @code{SCM_CELL_OBJECT}
-macros.  On the contrary, if the @code{SCM_CONSP} predicate is not
-fulfilled, the first entry of the Scheme cell is guaranteed not to be a
-Scheme value and thus the first cell entry must be accessed using the
-@code{SCM_CELL_WORD_0} macro.
-@end deftypefn
-
-
+@c Local Variables:
+@c TeX-master: "guile.texi"
+@c End: