elisp @@ macro
[bpt/guile.git] / doc / ref / api-scheduling.texi
index f107cbf..0d036be 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 @c -*-texinfo-*-
 @c This is part of the GNU Guile Reference Manual.
-@c Copyright (C)  1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2007, 2009, 2010
+@c Copyright (C)  1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2007, 2009, 2010, 2012, 2013
 @c   Free Software Foundation, Inc.
 @c See the file guile.texi for copying conditions.
 
@@ -15,6 +15,7 @@
 * Blocking::                    How to block properly in guile mode.
 * Critical Sections::           Avoiding concurrency and reentries.
 * Fluids and Dynamic States::   Thread-local variables, etc.
+* Parameters::                  Dynamic scoping in Scheme.
 * Futures::                     Fine-grain parallelism.
 * Parallel Forms::              Parallel execution of forms.
 @end menu
@@ -246,7 +247,7 @@ Once @var{body} or @var{handler} returns, the return value is made the
 
 @deffn {Scheme Procedure} thread? obj
 @deffnx {C Function} scm_thread_p (obj)
-Return @code{#t} iff @var{obj} is a thread; otherwise, return
+Return @code{#t} ff @var{obj} is a thread; otherwise, return
 @code{#f}.
 @end deffn
 
@@ -266,7 +267,7 @@ specified; @code{#f} is returned otherwise).
 
 @deffn {Scheme Procedure} thread-exited? thread
 @deffnx {C Function} scm_thread_exited_p (thread)
-Return @code{#t} iff @var{thread} has exited.
+Return @code{#t} if @var{thread} has exited, or @code{#f} otherwise.
 @end deffn
 
 @c begin (texi-doc-string "guile" "yield")
@@ -315,15 +316,15 @@ Higher level thread procedures are available by loading the
 @code{(ice-9 threads)} module.  These provide standardized
 thread creation.
 
-@deffn macro make-thread proc [args@dots{}]
-Apply @var{proc} to @var{args} in a new thread formed by
+@deffn macro make-thread proc arg @dots{}
+Apply @var{proc} to @var{arg} @dots{} in a new thread formed by
 @code{call-with-new-thread} using a default error handler that display
-the error to the current error port.  The @var{args@dots{}}
+the error to the current error port.  The @var{arg} @dots{}
 expressions are evaluated in the new thread.
 @end deffn
 
-@deffn macro begin-thread first [rest@dots{}]
-Evaluate forms @var{first} and @var{rest} in a new thread formed by
+@deffn macro begin-thread expr1 expr2 @dots{}
+Evaluate forms @var{expr1} @var{expr2} @dots{} in a new thread formed by
 @code{call-with-new-thread} using a default error handler that display
 the error to the current error port.
 @end deffn
@@ -352,10 +353,10 @@ Acquiring requisite mutexes in a fixed order (like always A before B)
 in all threads is one way to avoid such problems.
 
 @sp 1
-@deffn {Scheme Procedure} make-mutex . flags
+@deffn {Scheme Procedure} make-mutex flag @dots{}
 @deffnx {C Function} scm_make_mutex ()
 @deffnx {C Function} scm_make_mutex_with_flags (SCM flags)
-Return a new mutex.  It is initially unlocked.  If @var{flags} is
+Return a new mutex.  It is initially unlocked.  If @var{flag} @dots{} is
 specified, it must be a list of symbols specifying configuration flags
 for the newly-created mutex.  The supported flags are:
 @table @code
@@ -375,7 +376,7 @@ The returned mutex will be recursive.
 
 @deffn {Scheme Procedure} mutex? obj
 @deffnx {C Function} scm_mutex_p (obj)
-Return @code{#t} iff @var{obj} is a mutex; otherwise, return
+Return @code{#t} if @var{obj} is a mutex; otherwise, return
 @code{#f}.
 @end deffn
 
@@ -445,9 +446,9 @@ which the calling thread will wait to be signalled before returning.
 @code{wait-condition-variable}, except that the mutex is left in an
 unlocked state when the function returns.)
 
-When @var{timeout} is also given, it specifies a point in time where
-the waiting should be aborted.  It can be either an integer as
-returned by @code{current-time} or a pair as returned by
+When @var{timeout} is also given and not false, it specifies a point in
+time where the waiting should be aborted.  It can be either an integer
+as returned by @code{current-time} or a pair as returned by
 @code{gettimeofday}.  When the waiting is aborted, @code{#f} is
 returned.  Otherwise the function returns @code{#t}.
 @end deffn
@@ -480,7 +481,7 @@ Return a new condition variable.
 
 @deffn {Scheme Procedure} condition-variable? obj
 @deffnx {C Function} scm_condition_variable_p (obj)
-Return @code{#t} iff @var{obj} is a condition variable; otherwise,
+Return @code{#t} if @var{obj} is a condition variable; otherwise,
 return @code{#f}.
 @end deffn
 
@@ -522,25 +523,25 @@ available from
 (use-modules (ice-9 threads))
 @end example
 
-@deffn macro with-mutex mutex [body@dots{}]
-Lock @var{mutex}, evaluate the @var{body} forms, then unlock
-@var{mutex}.  The return value is the return from the last @var{body}
-form.
+@deffn macro with-mutex mutex body1 body2 @dots{}
+Lock @var{mutex}, evaluate the body @var{body1} @var{body2} @dots{},
+then unlock @var{mutex}.  The return value is that returned by the last
+body form.
 
 The lock, body and unlock form the branches of a @code{dynamic-wind}
 (@pxref{Dynamic Wind}), so @var{mutex} is automatically unlocked if an
-error or new continuation exits @var{body}, and is re-locked if
-@var{body} is re-entered by a captured continuation.
+error or new continuation exits the body, and is re-locked if
+the body is re-entered by a captured continuation.
 @end deffn
 
-@deffn macro monitor body@dots{}
-Evaluate the @var{body} forms, with a mutex locked so only one thread
-can execute that code at any one time.  The return value is the return
-from the last @var{body} form.
+@deffn macro monitor body1 body2 @dots{}
+Evaluate the body form @var{body1} @var{body2} @dots{} with a mutex
+locked so only one thread can execute that code at any one time.  The
+return value is the return from the last body form.
 
 Each @code{monitor} form has its own private mutex and the locking and
 evaluation is as per @code{with-mutex} above.  A standard mutex
-(@code{make-mutex}) is used, which means @var{body} must not
+(@code{make-mutex}) is used, which means the body must not
 recursively re-enter the @code{monitor} form.
 
 The term ``monitor'' comes from operating system theory, where it
@@ -680,9 +681,11 @@ used for testing whether an object is actually a fluid.  The values
 stored in a fluid can be accessed with @code{fluid-ref} and
 @code{fluid-set!}.
 
-@deffn {Scheme Procedure} make-fluid
+@deffn {Scheme Procedure} make-fluid [dflt]
 @deffnx {C Function} scm_make_fluid ()
-Return a newly created fluid.
+@deffnx {C Function} scm_make_fluid_with_default (dflt)
+Return a newly created fluid, whose initial value is @var{dflt}, or
+@code{#f} if @var{dflt} is not given.
 Fluids are objects that can hold one
 value per dynamic state.  That is, modifications to this value are
 only visible to code that executes with the same dynamic state as
@@ -694,12 +697,12 @@ with its own dynamic state, you can use fluids for thread local storage.
 @deffn {Scheme Procedure} make-unbound-fluid
 @deffnx {C Function} scm_make_unbound_fluid ()
 Return a new fluid that is initially unbound (instead of being
-implicitly bound to @code{#f}.
+implicitly bound to some definite value).
 @end deffn
 
 @deffn {Scheme Procedure} fluid? obj
 @deffnx {C Function} scm_fluid_p (obj)
-Return @code{#t} iff @var{obj} is a fluid; otherwise, return
+Return @code{#t} if @var{obj} is a fluid; otherwise, return
 @code{#f}.
 @end deffn
 
@@ -707,8 +710,8 @@ Return @code{#t} iff @var{obj} is a fluid; otherwise, return
 @deffnx {C Function} scm_fluid_ref (fluid)
 Return the value associated with @var{fluid} in the current
 dynamic root.  If @var{fluid} has not been set, then return
-@code{#f}. Calling @code{fluid-ref} on an unbound fluid produces a
-runtime error.
+its default value. Calling @code{fluid-ref} on an unbound fluid produces
+runtime error.
 @end deffn
 
 @deffn {Scheme Procedure} fluid-set! fluid value
@@ -723,7 +726,7 @@ Disassociate the given fluid from any value, making it unbound.
 
 @deffn {Scheme Procedure} fluid-bound? fluid
 @deffnx {C Function} scm_fluid_bound_p (fluid)
-Returns @code{#t} iff the given fluid is bound to a value, otherwise
+Returns @code{#t} if the given fluid is bound to a value, otherwise
 @code{#f}.
 @end deffn
 
@@ -748,12 +751,12 @@ set/restored when control enter or leaves the established dynamic
 extent.
 @end deffn
 
-@deffn {Scheme Macro} with-fluids ((fluid value) ...) body...
-Execute @var{body...} while each @var{fluid} is set to the
-corresponding @var{value}.  Both @var{fluid} and @var{value} are
-evaluated and @var{fluid} must yield a fluid.  @var{body...} is
-executed inside a @code{dynamic-wind} and the fluids are set/restored
-when control enter or leaves the established dynamic extent.
+@deffn {Scheme Macro} with-fluids ((fluid value) @dots{}) body1 body2 @dots{}
+Execute body @var{body1} @var{body2} @dots{}  while each @var{fluid} is
+set to the corresponding @var{value}.  Both @var{fluid} and @var{value}
+are evaluated and @var{fluid} must yield a fluid.  The body is executed
+inside a @code{dynamic-wind} and the fluids are set/restored when
+control enter or leaves the established dynamic extent.
 @end deffn
 
 @deftypefn {C Function} SCM scm_c_with_fluids (SCM fluids, SCM vals, SCM (*cproc)(void *), void *data)
@@ -820,6 +823,134 @@ Like @code{scm_with_dynamic_state}, but call @var{func} with
 @var{data}.
 @end deftypefn
 
+@node Parameters
+@subsection Parameters
+
+@cindex SRFI-39
+@cindex parameter object
+@tindex Parameter
+
+A parameter object is a procedure.  Calling it with no arguments returns
+its value.  Calling it with one argument sets the value.
+
+@example
+(define my-param (make-parameter 123))
+(my-param) @result{} 123
+(my-param 456)
+(my-param) @result{} 456
+@end example
+
+The @code{parameterize} special form establishes new locations for
+parameters, those new locations having effect within the dynamic scope
+of the @code{parameterize} body.  Leaving restores the previous
+locations.  Re-entering (through a saved continuation) will again use
+the new locations.
+
+@example
+(parameterize ((my-param 789))
+  (my-param)) @result{} 789
+(my-param) @result{} 456
+@end example
+
+Parameters are like dynamically bound variables in other Lisp dialects.
+They allow an application to establish parameter settings (as the name
+suggests) just for the execution of a particular bit of code, restoring
+when done.  Examples of such parameters might be case-sensitivity for a
+search, or a prompt for user input.
+
+Global variables are not as good as parameter objects for this sort of
+thing.  Changes to them are visible to all threads, but in Guile
+parameter object locations are per-thread, thereby truly limiting the
+effect of @code{parameterize} to just its dynamic execution.
+
+Passing arguments to functions is thread-safe, but that soon becomes
+tedious when there's more than a few or when they need to pass down
+through several layers of calls before reaching the point they should
+affect.  And introducing a new setting to existing code is often easier
+with a parameter object than adding arguments.
+
+@deffn {Scheme Procedure} make-parameter init [converter]
+Return a new parameter object, with initial value @var{init}.
+
+If a @var{converter} is given, then a call @code{(@var{converter}
+val)} is made for each value set, its return is the value stored.
+Such a call is made for the @var{init} initial value too.
+
+A @var{converter} allows values to be validated, or put into a
+canonical form.  For example,
+
+@example
+(define my-param (make-parameter 123
+                   (lambda (val)
+                     (if (not (number? val))
+                         (error "must be a number"))
+                     (inexact->exact val))))
+(my-param 0.75)
+(my-param) @result{} 3/4
+@end example
+@end deffn
+
+@deffn {library syntax} parameterize ((param value) @dots{}) body1 body2 @dots{}
+Establish a new dynamic scope with the given @var{param}s bound to new
+locations and set to the given @var{value}s.  @var{body1} @var{body2}
+@dots{} is evaluated in that environment.  The value returned is that of
+last body form.
+
+Each @var{param} is an expression which is evaluated to get the
+parameter object.  Often this will just be the name of a variable
+holding the object, but it can be anything that evaluates to a
+parameter.
+
+The @var{param} expressions and @var{value} expressions are all
+evaluated before establishing the new dynamic bindings, and they're
+evaluated in an unspecified order.
+
+For example,
+
+@example
+(define prompt (make-parameter "Type something: "))
+(define (get-input)
+  (display (prompt))
+  ...)
+
+(parameterize ((prompt "Type a number: "))
+  (get-input)
+  ...)
+@end example
+@end deffn
+
+Parameter objects are implemented using fluids (@pxref{Fluids and
+Dynamic States}), so each dynamic state has its own parameter
+locations.  That includes the separate locations when outside any
+@code{parameterize} form.  When a parameter is created it gets a
+separate initial location in each dynamic state, all initialized to the
+given @var{init} value.
+
+New code should probably just use parameters instead of fluids, because
+the interface is better.  But for migrating old code or otherwise
+providing interoperability, Guile provides the @code{fluid->parameter}
+procedure:
+
+@deffn {Scheme Procedure} fluid->parameter fluid [conv]
+Make a parameter that wraps a fluid.
+
+The value of the parameter will be the same as the value of the fluid.
+If the parameter is rebound in some dynamic extent, perhaps via
+@code{parameterize}, the new value will be run through the optional
+@var{conv} procedure, as with any parameter.  Note that unlike
+@code{make-parameter}, @var{conv} is not applied to the initial value.
+@end deffn
+
+As alluded to above, because each thread usually has a separate dynamic
+state, each thread has its own locations behind parameter objects, and
+changes in one thread are not visible to any other.  When a new dynamic
+state or thread is created, the values of parameters in the originating
+context are copied, into new locations.
+
+@cindex SRFI-39
+Guile's parameters conform to SRFI-39 (@pxref{SRFI-39}).
+
+
 @node Futures
 @subsection Futures
 @cindex futures
@@ -866,6 +997,24 @@ machine, though, the computation of @code{(find prime? lst2)} may be
 done in parallel with that of the other @code{find} call, which can
 reduce the execution time of @code{find-prime}.
 
+Futures may be nested: a future can itself spawn and then @code{touch}
+other futures, leading to a directed acyclic graph of futures.  Using
+this facility, a parallel @code{map} procedure can be defined along
+these lines:
+
+@lisp
+(use-modules (ice-9 futures) (ice-9 match))
+
+(define (par-map proc lst)
+  (match lst
+    (()
+     '())
+    ((head tail ...)
+     (let ((tail (future (par-map proc tail)))
+           (head (proc head)))
+       (cons head (touch tail))))))
+@end lisp
+
 Note that futures are intended for the evaluation of purely functional
 expressions.  Expressions that have side-effects or rely on I/O may
 require additional care, such as explicit synchronization
@@ -879,6 +1028,22 @@ pool contains one thread per available CPU core, minus one, to account
 for the main thread.  The number of available CPU cores is determined
 using @code{current-processor-count} (@pxref{Processes}).
 
+When a thread touches a future that has not completed yet, it processes
+any pending future while waiting for it to complete, or just waits if
+there are no pending futures.  When @code{touch} is called from within a
+future, the execution of the calling future is suspended, allowing its
+host thread to process other futures, and resumed when the touched
+future has completed.  This suspend/resume is achieved by capturing the
+calling future's continuation, and later reinstating it (@pxref{Prompts,
+delimited continuations}).
+
+Note that @code{par-map} above is not tail-recursive.  This could lead
+to stack overflows when @var{lst} is large compared to
+@code{(current-processor-count)}.  To address that, @code{touch} uses
+the suspend mechanism described above to limit the number of nested
+futures executing on the same stack.  Thus, the above code should never
+run into stack overflows.
+
 @deffn {Scheme Syntax} future exp
 Return a future for expression @var{exp}.  This is equivalent to:
 
@@ -908,7 +1073,8 @@ Return the result of the expression embedded in future @var{f}.
 
 If the result was already computed in parallel, @code{touch} returns
 instantaneously.  Otherwise, it waits for the computation to complete,
-if it already started, or initiates it.
+if it already started, or initiates it.  In the former case, the calling
+thread may process other futures in the meantime.
 @end deffn
 
 
@@ -927,33 +1093,32 @@ are implemented in terms of futures (@pxref{Futures}).  Thus they are
 relatively cheap as they re-use existing threads, and portable, since
 they automatically use one thread per available CPU core.
 
-@deffn syntax parallel expr1 @dots{} exprN
+@deffn syntax parallel expr @dots{}
 Evaluate each @var{expr} expression in parallel, each in its own thread.
-Return the results as a set of @var{N} multiple values
-(@pxref{Multiple Values}).
+Return the results of @var{n} expressions as a set of @var{n} multiple
+values (@pxref{Multiple Values}).
 @end deffn
 
-@deffn syntax letpar ((var1 expr1) @dots{} (varN exprN)) body@dots{}
+@deffn syntax letpar ((var expr) @dots{}) body1 body2 @dots{}
 Evaluate each @var{expr} in parallel, each in its own thread, then bind
-the results to the corresponding @var{var} variables and evaluate
-@var{body}.
+the results to the corresponding @var{var} variables, and then evaluate
+@var{body1} @var{body2} @enddots{}
 
 @code{letpar} is like @code{let} (@pxref{Local Bindings}), but all the
 expressions for the bindings are evaluated in parallel.
 @end deffn
 
-@deffn {Scheme Procedure} par-map proc lst1 @dots{} lstN
-@deffnx {Scheme Procedure} par-for-each proc lst1 @dots{} lstN
+@deffn {Scheme Procedure} par-map proc lst1 lst2 @dots{}
+@deffnx {Scheme Procedure} par-for-each proc lst1 lst2 @dots{}
 Call @var{proc} on the elements of the given lists.  @code{par-map}
 returns a list comprising the return values from @var{proc}.
 @code{par-for-each} returns an unspecified value, but waits for all
 calls to complete.
 
-The @var{proc} calls are @code{(@var{proc} @var{elem1} @dots{}
-@var{elemN})}, where each @var{elem} is from the corresponding
-@var{lst}.  Each @var{lst} must be the same length.  The calls are
-potentially made in parallel, depending on the number of CPU cores
-available.
+The @var{proc} calls are @code{(@var{proc} @var{elem1} @var{elem2}
+@dots{})}, where each @var{elem} is from the corresponding @var{lst} .
+Each @var{lst} must be the same length.  The calls are potentially made
+in parallel, depending on the number of CPU cores available.
 
 These functions are like @code{map} and @code{for-each} (@pxref{List
 Mapping}), but make their @var{proc} calls in parallel.
@@ -969,8 +1134,8 @@ completion, which makes them quite expensive.
 
 Therefore, they should be avoided.
 
-@deffn {Scheme Procedure} n-par-map n proc lst1 @dots{} lstN
-@deffnx {Scheme Procedure} n-par-for-each n proc lst1 @dots{} lstN
+@deffn {Scheme Procedure} n-par-map n proc lst1 lst2 @dots{}
+@deffnx {Scheme Procedure} n-par-for-each n proc lst1 lst2 @dots{}
 Call @var{proc} on the elements of the given lists, in the same way as
 @code{par-map} and @code{par-for-each} above, but use no more than
 @var{n} threads at any one time.  The order in which calls are
@@ -982,7 +1147,7 @@ a dual-CPU system for instance @math{@var{n}=4} might be enough to
 keep the CPUs utilized, and not consume too much memory.
 @end deffn
 
-@deffn {Scheme Procedure} n-for-each-par-map n sproc pproc lst1 @dots{} lstN
+@deffn {Scheme Procedure} n-for-each-par-map n sproc pproc lst1 lst2 @dots{}
 Apply @var{pproc} to the elements of the given lists, and apply
 @var{sproc} to each result returned by @var{pproc}.  The final return
 value is unspecified, but all calls will have been completed before