0.9.3.14: debugger streams
[sbcl.git] / doc / sbcl.1
1 .\" -*- Mode: Text -*-
2 .\"
3 .\" man page introduction to SBCL
4 .\"
5 .\" SBCL, including this man page, is derived from CMU Common Lisp, of
6 .\" which it was said (ca. 1991)
7 .\"   **********************************************************************
8 .\"   This code was written as part of the CMU Common Lisp project at
9 .\"   Carnegie Mellon University, and has been placed in the public domain.
10 .\"   If you want to use this code or any part of CMU Common Lisp, please
11 .\"   contact Scott Fahlman or slisp-group@cs.cmu.edu.
12 .\"   **********************************************************************
13 .\" Most of SBCL, including this man page, is in the public domain. See
14 .\" COPYING in the distribution for more information.
15 .\"
16 .TH SBCL 1 "$Date$"
17 .AT 3
18 .SH NAME
19 SBCL -- Steel Bank Common Lisp
20
21 .SH DESCRIPTION
22
23 SBCL is a free Common Lisp programming environment. It is derived from
24 the free CMU CL programming environment. (The name is intended to
25 acknowledge the connection: steel and banking are the industries where
26 Carnegie and Mellon made the big bucks.)
27
28 .SH LICENSING
29
30 It is free software, mostly in the public domain, but with some
31 subsystems under BSD-style licenses which allow modification and
32 reuse as long as credit is given. It is provided "as is", with no
33 warranty of any kind.
34
35 For more information about license issues, see the COPYING file in
36 the distribution. For more information about history, see the 
37 CREDITS file in the distribution.
38
39 .SH RUNNING SBCL
40
41 To run SBCL, type "sbcl" at the command line with no arguments. (SBCL
42 understands command line arguments, but you probably won't need to use
43 them unless you're a fairly advanced user. If you are, you should
44 read the COMMAND LINE SYNTAX section, below.) You should see some
45 startup messages, then a prompt ("*"). Type a Lisp expression at the
46 prompt, and SBCL will read it, execute it, print any values returned, 
47 give you another prompt, and wait for your next input. E.g.
48
49   * (+ 1 2 3)
50
51   6
52   * (funcall (lambda (x y) (list x y y)) :toy :choo)
53
54   (:TOY :CHOO :CHOO)
55   * "Hello World"
56
57   "Hello World"
58   *
59
60 Many people like to run SBCL, like other Lisp systems, as a subprocess
61 under Emacs. The Emacs "Slime" and "ilisp" modes provide many
62 convenient features, like command line editing, tab completion, and
63 various kinds of coupling between Common Lisp source files and the
64 interactive SBCL subprocess, but they can be somewhat fragile wrt.
65 packages and readtables, in which case SBCL in the Emacs "shell" mode
66 can a useful substitute.
67
68 .SH OVERVIEW
69
70 SBCL compiles Common Lisp to native code. (Even today, some 30 years
71 after the MacLisp compiler, people will tell you that Lisp is an
72 interpreted language. Ignore them.)
73
74 SBCL aims for but has not completely achieved compliance with the ANSI
75 standard for Common Lisp. More information about this is available in
76 the BUGS section below.
77
78 SBCL also includes various non-ANSI extensions, described more fully
79 in the User Manual.  Some of these are in the base system and others
80 are "contrib" modules loaded on request using REQUIRE.  For example,
81 to load the SB-BSD-SOCKETS module that providces TCP/IP connectivity,
82
83    * (require 'asdf)
84    * (require 'sb-bsd-sockets)
85
86 Many Lispy extensions have been retained from CMU CL:
87 .TP 3
88 \--
89 CMU-CL-style safe implementation of type declarations:
90 "Declarations are assertions."
91 .TP 3
92 \--
93 the source level debugger (very similar to CMU CL's)
94 .TP 3
95 \--
96 the profiler (now somewhat different from CMU CL's)
97 .TP 3
98 \--
99 saving the state of the running SBCL process, producing a
100 "core" file which can be restarted later
101 .TP 3
102 \--
103 Gray streams (a de-facto standard system of overloadable CLOS classes
104 whose instances can be used wherever ordinary ANSI streams can be used)
105 .TP 3
106 \--
107 weak pointers and finalization (which have unfortunately
108 suffered from at least some code rot, so that e.g. weak hash
109 tables don't work)
110 .PP
111
112 Fundamental system interface extensions are also provided:
113 .TP 3
114 \--
115 calling out to C code (a.k.a. FFI, foreign function interface,
116 with very nearly the same interface as CMU CL)
117 .TP 3
118 \--
119 some simple support for operations with a "scripting language" 
120 flavor, e.g. reading POSIX argc and argv, or executing a 
121 subprogram
122 .PP
123
124 .SH DIFFERENCES FROM CMU CL
125
126 SBCL can be built from scratch using a plain vanilla ANSI Common Lisp
127 system and a C compiler, and all of its properties are specified by
128 the version of the source code that it was created from. This clean
129 bootstrappability was the immediate motivation for forking off of the
130 CMU CL development tree. A variety of implementation differences are
131 motivated by this design goal.
132
133 Maintenance work in SBCL since the fork has diverged somewhat from the
134 maintenance work in CMU CL. Many but not all bug fixes and
135 improvements have been shared between the two projects, and sometimes
136 the two projects disagree about what would be an improvement.
137
138 Most extensions supported by CMU CL have been unbundled from SBCL,
139 including Motif support, the Hemlock editor, search paths, the
140 low-level Unix interface, the WIRE protocol, various user-level macros
141 and functions (e.g. LETF, ITERATE, MEMQ, REQUIRED-ARGUMENT), and many
142 others.
143
144 SBCL inplements multithreading, but in a completely different fashion
145 from CMU CL: see the User Manual for details.  As of 0.8.5 this is
146 considered beta-quality and must be explicitly enabled at build time.
147
148 SBCL has retained some extensions from its parent CMU CL. Many of the
149 retained extensions are in these categories:
150 .TP 3
151 \--
152 things which might be in the new ANSI spec, e.g. safe type
153 declarations, weak pointers, finalization, foreign function
154 interface to C, and Gray streams
155 .TP 3
156 \--
157 things which are universally available in Unix scripting languages,
158 e.g. RUN-PROGRAM and POSIX argv and getenv
159 .TP 3
160 \--
161 hooks into the low level workings of the system which can be useful
162 for debugging, e.g. requesting that a particular function be executed
163 whenever GC occurs, or tuning compiler diagnostic output
164 .TP 3
165 \--
166 unportable performance hacks, e.g. FREEZE-TYPE and PURIFY. For more
167 information about these, look at the online documentation for symbols
168 in the SB-EXT package, and look at the user manual.
169 .PP
170
171 There are also a few retained extensions which don't fall into any
172 particular category, e.g. the ability to save running Lisp images as
173 executable files.
174
175 Some of the retained extensions have new names and/or different
176 options than their CMU CL counterparts. For example, the SBCL function
177 which saves a Lisp image to disk and kills the running process is
178 called SAVE-LISP-AND-DIE instead of SAVE-LISP, and SBCL's
179 SAVE-LISP-AND-DIE supports fewer keyword options than CMU CL's
180 SAVE-LISP does.
181
182 (Why doesn't SBCL support more extensions natively?  Why drop all
183 those nice extensions from CMU CL when the code already exists? This
184 is a frequently asked question on the mailing list.  There are two
185 principal reasons.  First, it's a design philosophy issue: arguably
186 SBCL has done its job by supplying a stable FFI, and the right design
187 decision is to move functionality derived from that, like socket
188 support, into separate libraries.  Some of these are distributed with
189 SBCL as "contrib" modules, others are distributed as separate software
190 packages by separate maintainers. Second, it's a practical decision -
191 focusing on a smaller number of things will, we hope, let us do a
192 better job on them.)
193
194 .SH THE COMPILER
195
196 SBCL inherits from CMU CL the "Python" native code compiler. (Though
197 we often avoid that name in order to avoid confusion with the
198 scripting language also called Python.) This compiler is very clever
199 about understanding the type system of Common Lisp and using it to
200 optimize code, and about producing notes to let the user know when the
201 compiler doesn't have enough type information to produce efficient
202 code. It also tries (almost always successfully) to follow the unusual
203 but very useful principle that "declarations are assertions", i.e.
204 type declarations should be checked at runtime unless the user
205 explicitly tells the system that speed is more important than safety.
206
207 The compiler reportedly produces pretty good code for modern CPU
208 architectures which have lots of registers, but its code for the X86
209 is marred by many extra loads and stores to stack-based temporary
210 variables. Because of this, and because of the extra levels of
211 indirection in Common Lisp relative to C, the performance of SBCL
212 isn't going to impress people who are impressed by small constant
213 factors. However, even on the X86 it tends to be faster than byte
214 interpreted languages (and can be a lot faster).
215
216 The compiled code uses garbage collection to automatically
217 manage memory. The garbage collector implementation varies considerably
218 from CPU to CPU. In particular, on some CPUs the GC is nearly exact,
219 while on others it's more conservative, and on some CPUs the GC
220 is generational, while on others simpler stop and copy strategies
221 are used.
222
223 For more information about the compiler, see the user manual.
224
225 .SH COMMAND LINE SYNTAX
226
227 Command line syntax can be considered an advanced topic; for ordinary
228 interactive use, no command line arguments should be necessary.
229
230 In order to understand the command line argument syntax for SBCL, it
231 is helpful to understand that the SBCL system is implemented as two
232 components, a low-level runtime environment written in C and a
233 higher-level system written in Common Lisp itself. Some command line
234 arguments are processed during the initialization of the low-level
235 runtime environment, some command line arguments are processed during
236 the initialization of the Common Lisp system, and any remaining
237 command line arguments are passed on to user code.
238
239 The full, unambiguous syntax for invoking SBCL at the command line is
240 .TP 3
241 .B sbcl [runtime options] --end-runtime-options [toplevel options] --end-toplevel-options [user options]
242 .PP
243
244 For convenience, the --end-runtime-options and --end-toplevel-options
245 elements can be omitted. Omitting these elements can be convenient
246 when you are running the program interactively, and you can see that
247 no ambiguities are possible with the option values you are using.
248 Omitting these elements is probably a bad idea for any batch file
249 where any of the options are under user control, since it makes it
250 impossible for SBCL to detect erroneous command line input, so that
251 erroneous command line arguments will be passed on to the user program
252 even if they was intended for the runtime system or the Lisp system.
253
254 Supported runtime options are
255 .TP 3
256 .B --core <corefilename>
257 Run the specified Lisp core file instead of the default. (See the FILES
258 section for the standard core, or the system documentation for
259 SB-INT:SAVE-LISP-AND-DIE for information about how to create a 
260 custom core.) Note that if the Lisp core file is a user-created core
261 file, it may run a nonstandard toplevel which does not recognize the
262 standard toplevel options.
263 .TP 3
264 .B --noinform
265 Suppress the printing of any banner or other informational message at
266 startup. (This makes it easier to write Lisp programs which work
267 cleanly in Unix pipelines. See also the "--noprint" and
268 "--disable-debugger" options.)
269 .TP 3
270 .B --help
271 Print some basic information about SBCL, then exit.
272 .TP 3
273 .B --version
274 Print SBCL's version information, then exit.
275 .PP
276
277 In the future, runtime options may be added to control behavior such
278 as lazy allocation of memory.
279
280 Runtime options, including any --end-runtime-options option,
281 are stripped out of the command line before the
282 Lisp toplevel logic gets a chance to see it.
283
284 The toplevel options supported by the standard SBCL core are
285 .TP 3
286 .B --sysinit <filename>
287 Load filename instead of the default system-wide initialization file.
288 (See the FILES section.) There is no special option to cause no
289 system-wide initialization file to be read, but on a Unix system
290 "--sysinit /dev/null" can be used to achieve the same effect.
291 .TP 3
292 .B --userinit <filename>
293 Load filename instead of the default user initialization file. (See
294 the FILES section.) There is no special option to cause no user
295 initialization file to be read, but on a Unix system "--userinit
296 /dev/null" can be used to achieve the same effect.
297 .TP 3
298 .B --eval <command>
299 After executing any initialization file, but before starting the
300 read-eval-print loop on standard input, read and evaluate the command
301 given. More than one --eval option can be used, and all will be read
302 and executed, in the order they appear on the command line.
303 .TP 3
304 .B --load <filename>
305 This is equivalent to --eval '(load "<filename>")'. The special
306 syntax is intended to reduce quoting headaches when invoking SBCL
307 from shell scripts.
308 .TP 3
309 .B --noprint
310 When ordinarily the toplevel "read-eval-print loop" would be executed,
311 execute a "read-eval loop" instead, i.e. don't print a prompt and
312 don't echo results. Combined with the --noinform runtime option, this
313 makes it easier to write Lisp "scripts" which work cleanly in Unix
314 pipelines.
315 .TP 3
316 .B --disable-debugger
317 This is equivalent to --eval '(sb-ext:disable-debugger)'. By default,
318 a Common Lisp system tries to ask the programmer for help when it gets
319 in trouble (by printing a debug prompt, then listening, on
320 *DEBUG-IO*). However, this is not useful behavior for a system running
321 with no programmer available, and this option tries to set up more
322 appropriate behavior for that situation. This is implemented by
323 redefining INVOKE-DEBUGGER so that any call exits the process with a
324 failure code after printing a backtrace. (Note that because it is
325 implemented by modifying special variables and FDEFINITIONs, its
326 effects persist in .core files created by SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE. If
327 you want to undo its effects, e.g. if you build a system unattended
328 and then want to operate a derived system interactively, see the
329 SB-EXT:ENABLE-DEBUGGER command.)
330 .PP
331
332 Regardless of the order in which --sysinit, --userinit, and --eval
333 options appear on the command line, the sysinit file, if it exists, is
334 loaded first; then the userinit file, if it exists, is loaded; then
335 any --eval commands are read and executed in sequence; then the
336 read-eval-print loop is started on standard input. At any step, error
337 conditions or commands such as SB-EXT:QUIT can cause execution to be
338 terminated before proceeding to subsequent steps.
339
340 Note that when running SBCL with the --core option, using a core file
341 created by a user call to the SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE, the toplevel
342 options may be under the control of user code passed as arguments to
343 SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE. For this purpose, the --end-toplevel-options
344 option itself can be considered a toplevel option, i.e. the user core,
345 at its option, may not support it.
346
347 In the standard SBCL startup sequence (i.e. with no user core
348 involved) toplevel options and any --end-toplevel-options option are
349 stripped out of the command line argument list before user code gets a
350 chance to see it.
351
352 .SH SYSTEM REQUIREMENTS
353
354 SBCL currently runs on X86 (Linux, FreeBSD, OpenBSD, and NetBSD), Alpha
355 (Linux, Tru64), PPC (Linux, Darwin/MacOS X), SPARC (Linux and Solaris
356 2.x), and MIPS (Linux).  For information on other ongoing and possible
357 ports, see the sbcl-devel mailing list, and/or the web site.
358
359 SBCL requires on the order of 16Mb RAM to run on X86 systems, though
360 all but the smallest programs would be happier with 32Mb or more.
361
362 .SH KNOWN BUGS
363
364 This section attempts to list the most serious and long-standing bugs.
365 For more detailed and current information on bugs, see the BUGS file
366 in the distribution.
367
368 It is possible to get in deep trouble by exhausting heap memory.  The
369 SBCL system overcommits memory at startup, so, on typical Unix-alikes
370 like Linux and FreeBSD, this means that if the SBCL system turns out
371 to use more virtual memory than the system has available for it, other
372 processes tend to be killed randomly (!).
373
374 The compiler's handling of function return values unnecessarily
375 violates the "declarations are assertions" principle that it otherwise
376 adheres to. Using PROCLAIM or DECLAIM to specify the return type of a
377 function causes the compiler to believe you without checking. Thus
378 compiling a file containing
379 (DECLAIM (FTYPE (FUNCTION (T) NULL) SOMETIMES))
380 (DEFUN SOMETIMES (X) (ODDP X))
381 (DEFUN FOO (X) (IF (SOMETIMES X) 'THIS-TIME 'NOT-THIS-TIME))
382 then running (FOO 1) gives NOT-THIS-TIME, because the compiler
383 relied on the truth of the DECLAIM without checking it.
384
385 Some things are implemented very inefficiently.
386 .TP 3
387 \--
388 Multidimensional arrays are inefficient, especially
389 multidimensional arrays of floating point numbers.
390 .TP 3
391 \--
392 The DYNAMIC-EXTENT declaration isn't implemented at all, not even
393 for &REST lists or upward closures, so such constructs always allocate
394 their temporary storage from the heap, causing GC overhead.
395 .TP 3
396 \--
397 CLOS isn't particularly efficient. (In part, CLOS is so dynamic
398 that it's slow for fundamental reasons, but beyond that, the
399 SBCL implementation of CLOS doesn't do some important known
400 optimizations.)
401 .TP 3
402 \--
403 SBCL, like most (maybe all?) implementations of Common Lisp on 
404 stock hardware, has trouble
405 passing floating point numbers around efficiently, because a floating
406 point number, plus a few extra bits to identify its type,
407 is larger than a machine word. (Thus, they get "boxed" in
408 heap-allocated storage, causing GC overhead.) Within
409 a single compilation unit,
410 or when doing built-in operations like SQRT and AREF,
411 or some special operations like structure slot accesses,
412 this is avoidable: see the user manual for some
413 efficiency hints. But for general function calls across
414 the boundaries of compilation units, passing the result of 
415 a floating point calculation
416 as a function argument (or returning a floating point
417 result as a function value) is a fundamentally slow operation.
418 .PP
419
420 There are still some nagging pre-ANSIisms, notably
421 .TP 3
422 --
423 The ANSI-recommended idiom for creating a function which is only
424 sometimes expanded inline,
425 (DECLAIM (INLINE F))
426 (DEFUN F ...)
427 (DECLAIM (NOTINLINE F)),
428 doesn't do what you'd expect. (Instead, you have to declare the
429 function as SB-EXT:MAYBE-INLINE to get the desired effect.)
430 .TP 3
431 \--
432 There are several nonconforming bits of type syntax. E.g. (1) The type
433 FOO is strictly equivalent to (FOO), so e.g. the type OR is treated as
434 the type (OR), i.e. the empty type. This is the way that the ancestral
435 code worked, and even though ANSI specifically forbids it, it hasn't
436 been fixed yet. (2) The symbol * is the name of a type similar to T.
437 (It's used as part of the implementation of compound types like (ARRAY
438 * 1) and (CONS * *). In a strict ANSI implementation, * would not be
439 the name of a type, but instead just a symbol which is recognized and
440 handled specially by certain type expanders.)
441 .PP
442
443 .SH REPORTING BUGS
444
445 To report a bug, please send mail to the mailing lists sbcl-help or
446 sbcl-devel. You can find the complete mailing list addresses on the
447 web pages at <http://sbcl.sourceforge.net/>. (You may also find fancy
448 SourceForge bug-tracking machinery there, but don't be fooled. As of
449 2002-07-25 anyway, we don't actively monitor that machinery, and it
450 exists only because we haven't been able to figure out how to turn
451 it off.)
452
453 As with any software bug report, it's most helpful if you can provide
454 enough information to reproduce the symptoms reliably, and if you say
455 clearly what the symptoms are. E.g. "There seems to be something wrong
456 with TAN of very small negative arguments. When I execute
457 (TAN LEAST-NEGATIVE-SINGLE-FLOAT) interactively on sbcl-1.2.3 on my
458 Linux 4.5 X86 box, I get an UNBOUND-VARIABLE error."
459
460 .SH SUPPORT
461
462 Various information about SBCL is available at
463 <http://ww.sbcl.org/>. The mailing lists there are the recommended
464 place to look for support.
465
466 .SH ENVIRONMENT
467
468 .TP 10n
469 .BR SBCL_HOME
470 This variable controls where files like "sbclrc", "sbcl.core", and the
471 add-on "contrib" systems are searched for.  If it is not set, then
472 sbcl sets it from a compile-time default location which is usually
473 /usr/local/lib/sbcl/ but may have been changed e.g. by a third-party
474 packager.
475
476 .SH FILES
477
478 .TP
479 .I sbcl
480 executable program containing some low-level runtime support and
481 a loader, used to read sbcl.core
482 .TP
483 .I sbcl.core
484 dumped memory image containing most of SBCL, to be loaded by
485 the 'sbcl' executable.  Looked for in $SBCL_HOME, 
486 unless overridden by the --core option.
487 .TP
488 .I sbclrc
489 optional system-wide startup script, looked for in $SBCL_HOME/sbclrc
490 then /etc/sbclrc, unless overridden by the --sysinit command line
491 option.
492 .TP
493 .I .sbclrc
494 optional per-user customizable startup script (in user's home
495 directory, or as specified by  --userinit)
496
497 .SH AUTHORS
498
499 Dozens of people have made substantial contributions to SBCL and its
500 subsystems, and to the CMU CL system on which it was based, over the
501 years. See the CREDITS file in the distribution for more information.
502
503 .SH SEE ALSO
504
505 Full SBCL documentation is maintained as a Texinfo manual. If is has
506 been installed, the command
507 .IP
508 .B info sbcl
509 .PP
510 should give you access to the complete manual. Depending on your
511 installation it may also be available in HTML and PDF formats in eg.
512 .IP
513 .B /usr/local/share/doc/sbcl/
514 .PP
515 See the SBCL homepage 
516 .IP
517 .B http://www.sbcl.org/
518 .PP
519 for more information, including directions on how to subscribe to the
520 sbcl-devel and sbcl-help mailing-lists.