0.8.4.10
[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 "ilisp" mode provides many convenient features,
62 like command line editing, tab completion, and various kinds of
63 coupling between Common Lisp source files and the interactive SBCL
64 subprocess, but can be somewhat fragile because it tries to be so
65 clever and intimate in its interactions with the Lisp subprocess. In
66 case of ilisp problems, running SBCL in the Emacs "shell" mode can a
67 useful substitute.
68
69 .SH OVERVIEW
70
71 SBCL compiles Common Lisp to native code. (Even today, some 30 years
72 after the MacLisp compiler, people will tell you that Lisp is an
73 interpreted language. Ignore them.)
74
75 SBCL aims for but has not completely achieved compliance with the ANSI
76 standard for Common Lisp. More information about this is available in
77 the BUGS section below.
78
79 SBCL also includes various non-ANSI extensions, described more fully
80 in the User Manual.  Some of these are in the base system and others
81 are "contrib" modules loaded on request using REQUIRE.  For example,
82 to load the SB-BSD-SOCKETS module that providces TCP/IP connectivity,
83
84    * (require 'asdf)
85    * (require 'sb-bsd-sockets)
86
87 Many Lispy extensions have been retained from CMU CL:
88 .TP 3
89 \--
90 CMU-CL-style safe implementation of type declarations:
91 "Declarations are assertions."
92 .TP 3
93 \--
94 the source level debugger (very similar to CMU CL's)
95 .TP 3
96 \--
97 the profiler (now somewhat different from CMU CL's)
98 .TP 3
99 \--
100 saving the state of the running SBCL process, producing a
101 "core" file which can be restarted later
102 .TP 3
103 \--
104 Gray streams (a de-facto standard system of overloadable CLOS classes
105 whose instances can be used wherever ordinary ANSI streams can be used)
106 .TP 3
107 \--
108 weak pointers and finalization (which have unfortunately
109 suffered from at least some code rot, so that e.g. weak hash
110 tables don't work)
111 .PP
112
113 Fundamental system interface extensions are also provided:
114 .TP 3
115 \--
116 calling out to C code (a.k.a. FFI, foreign function interface,
117 with very nearly the same interface as CMU CL)
118 .TP 3
119 \--
120 some simple support for operations with a "scripting language" 
121 flavor, e.g. reading POSIX argc and argv, or executing a 
122 subprogram
123 .PP
124
125 .SH DIFFERENCES FROM CMU CL
126
127 SBCL can be built from scratch using a plain vanilla ANSI Common Lisp
128 system and a C compiler, and all of its properties are specified by
129 the version of the source code that it was created from. This clean
130 bootstrappability was the immediate motivation for forking off of the
131 CMU CL development tree. A variety of implementation differences are
132 motivated by this design goal.
133
134 Maintenance work in SBCL since the fork has diverged somewhat from the
135 maintenance work in CMU CL. Many but not all bug fixes and
136 improvements have been shared between the two projects, and sometimes
137 the two projects disagree about what would be an improvement.
138
139 Most extensions supported by CMU CL have been unbundled from SBCL,
140 including Motif support, the Hemlock editor, search paths, the
141 low-level Unix interface, the WIRE protocol, various user-level macros
142 and functions (e.g. LETF, ITERATE, MEMQ, REQUIRED-ARGUMENT), and many
143 others.
144
145 SBCL inplements multithreading, but in a completely different fashion
146 from CMU CL: see the User Manual for details.  As of 0.8.5 this is
147 considered beta-quality and must be explicitly enabled at build time.
148
149 SBCL has retained some extensions from its parent CMU CL. Many of the
150 retained extensions are in these categories:
151 .TP 3
152 \--
153 things which might be in the new ANSI spec, e.g. safe type
154 declarations, weak pointers, finalization, foreign function
155 interface to C, and Gray streams
156 .TP 3
157 \--
158 things which are universally available in Unix scripting languages,
159 e.g. RUN-PROGRAM and POSIX argv and getenv
160 .TP 3
161 \--
162 hooks into the low level workings of the system which can be useful
163 for debugging, e.g. requesting that a particular function be executed
164 whenever GC occurs, or tuning compiler diagnostic output
165 .TP 3
166 \--
167 unportable performance hacks, e.g. FREEZE-TYPE and PURIFY. For more
168 information about these, look at the online documentation for symbols
169 in the SB-EXT package, and look at the user manual.
170 .PP
171
172 There are also a few retained extensions which don't fall into any
173 particular category, e.g. the ability to save running Lisp images as
174 executable files.
175
176 Some of the retained extensions have new names and/or different
177 options than their CMU CL counterparts. For example, the SBCL function
178 which saves a Lisp image to disk and kills the running process is
179 called SAVE-LISP-AND-DIE instead of SAVE-LISP, and SBCL's
180 SAVE-LISP-AND-DIE supports fewer keyword options than CMU CL's
181 SAVE-LISP does.
182
183 (Why doesn't SBCL support more extensions natively?  Why drop all
184 those nice extensions from CMU CL when the code already exists? This
185 is a frequently asked question on the mailing list.  There are two
186 principal reasons.  First, it's a design philosophy issue: arguably
187 SBCL has done its job by supplying a stable FFI, and the right design
188 decision is to move functionality derived from that, like socket
189 support, into separate libraries.  Some of these are distributed with
190 SBCL as "contrib" modules, others are distributed as separate software
191 packages by separate maintainers. Second, it's a practical decision -
192 focusing on a smaller number of things will, we hope, let us do a
193 better job on them.)
194
195 .SH THE COMPILER
196
197 SBCL is essentially a compiler-only implementation of Common Lisp. All
198 nontrivial Lisp code is compiled to native machine code before being
199 executed, even when the Lisp code is typed interactively at the
200 "interpreter" prompt.
201
202 SBCL inherits from CMU CL the "Python" native code compiler. (Though
203 we often avoid that name in order to avoid confusion with the
204 scripting language also called Python.) This compiler is very clever
205 about understanding the type system of Common Lisp and using it to
206 optimize code, and about producing notes to let the user know when the
207 compiler doesn't have enough type information to produce efficient
208 code. It also tries (almost always successfully) to follow the unusual
209 but very useful principle that "declarations are assertions", i.e.
210 type declarations should be checked at runtime unless the user
211 explicitly tells the system that speed is more important than safety.
212
213 The compiler reportedly produces pretty good code for modern CPU
214 architectures which have lots of registers, but its code for the X86
215 is marred by many extra loads and stores to stack-based temporary
216 variables. Because of this, and because of the extra levels of
217 indirection in Common Lisp relative to C, the performance of SBCL
218 isn't going to impress people who are impressed by small constant
219 factors. However, even on the X86 it tends to be faster than byte
220 interpreted languages (and can be a lot faster).
221
222 The compiled code uses garbage collection to automatically
223 manage memory. The garbage collector implementation varies considerably
224 from CPU to CPU. In particular, on some CPUs the GC is nearly exact,
225 while on others it's more conservative, and on some CPUs the GC
226 is generational, while on others simpler stop and copy strategies
227 are used.
228
229 For more information about the compiler, see the user manual.
230
231 .SH DOCUMENTATION
232
233 Currently, the documentation for the system is
234 .TP 3
235 \--
236 this man page
237 .TP 3
238 \--
239 the user manual
240 .TP 3
241 \--
242 doc strings and online help built into the SBCL executable
243 .PP
244
245 .SH COMMAND LINE SYNTAX
246
247 Command line syntax can be considered an advanced topic; for ordinary
248 interactive use, no command line arguments should be necessary.
249
250 In order to understand the command line argument syntax for SBCL, it
251 is helpful to understand that the SBCL system is implemented as two
252 components, a low-level runtime environment written in C and a
253 higher-level system written in Common Lisp itself. Some command line
254 arguments are processed during the initialization of the low-level
255 runtime environment, some command line arguments are processed during
256 the initialization of the Common Lisp system, and any remaining
257 command line arguments are passed on to user code.
258
259 The full, unambiguous syntax for invoking SBCL at the command line is
260 .TP 3
261 .B sbcl [runtime options] --end-runtime-options [toplevel options] --end-toplevel-options [user options]
262 .PP
263
264 For convenience, the --end-runtime-options and --end-toplevel-options
265 elements can be omitted. Omitting these elements can be convenient
266 when you are running the program interactively, and you can see that
267 no ambiguities are possible with the option values you are using.
268 Omitting these elements is probably a bad idea for any batch file
269 where any of the options are under user control, since it makes it
270 impossible for SBCL to detect erroneous command line input, so that
271 erroneous command line arguments will be passed on to the user program
272 even if they was intended for the runtime system or the Lisp system.
273
274 Supported runtime options are
275 .TP 3
276 .B --core <corefilename>
277 Run the specified Lisp core file instead of the default. (See the FILES
278 section for the standard core, or the system documentation for
279 SB-INT:SAVE-LISP-AND-DIE for information about how to create a 
280 custom core.) Note that if the Lisp core file is a user-created core
281 file, it may run a nonstandard toplevel which does not recognize the
282 standard toplevel options.
283 .TP 3
284 .B --noinform
285 Suppress the printing of any banner or other informational message at
286 startup. (This makes it easier to write Lisp programs which work
287 cleanly in Unix pipelines. See also the "--noprint" and
288 "--disable-debugger" options.)
289 .TP 3
290 .B --help
291 Print some basic information about SBCL, then exit.
292 .TP 3
293 .B --version
294 Print SBCL's version information, then exit.
295 .PP
296
297 In the future, runtime options may be added to control behavior such
298 as lazy allocation of memory.
299
300 Runtime options, including any --end-runtime-options option,
301 are stripped out of the command line before the
302 Lisp toplevel logic gets a chance to see it.
303
304 The toplevel options supported by the standard SBCL core are
305 .TP 3
306 .B --sysinit <filename>
307 Load filename instead of the default system-wide initialization file.
308 (See the FILES section.) There is no special option to cause no
309 system-wide initialization file to be read, but on a Unix system
310 "--sysinit /dev/null" can be used to achieve the same effect.
311 .TP 3
312 .B --userinit <filename>
313 Load filename instead of the default user initialization file. (See
314 the FILES section.) There is no special option to cause no user
315 initialization file to be read, but on a Unix system "--userinit
316 /dev/null" can be used to achieve the same effect.
317 .TP 3
318 .B --eval <command>
319 After executing any initialization file, but before starting the
320 read-eval-print loop on standard input, read and evaluate the command
321 given. More than one --eval option can be used, and all will be read
322 and executed, in the order they appear on the command line.
323 .TP 3
324 .B --load <filename>
325 This is equivalent to --eval '(load "<filename>")'. The special
326 syntax is intended to reduce quoting headaches when invoking SBCL
327 from shell scripts.
328 .TP 3
329 .B --noprint
330 When ordinarily the toplevel "read-eval-print loop" would be executed,
331 execute a "read-eval loop" instead, i.e. don't print a prompt and
332 don't echo results. Combined with the --noinform runtime option, this
333 makes it easier to write Lisp "scripts" which work cleanly in Unix
334 pipelines.
335 .TP 3
336 .B --disable-debugger
337 This is equivalent to --eval '(sb-ext:disable-debugger)'. By default,
338 a Common Lisp system tries to ask the programmer for help when it gets
339 in trouble (by printing a debug prompt, then listening, on
340 *DEBUG-IO*). However, this is not useful behavior for a system running
341 with no programmer available, and this option tries to set up more
342 appropriate behavior for that situation. This is implemented by
343 redefining INVOKE-DEBUGGER so that any call exits the process with a
344 failure code after printing a backtrace, and by redefining *DEBUG-IO*
345 to send its output to *ERROR-OUTPUT* and to raise an error if any
346 input is requested from it. (Note that because it is implemented by
347 modifying special variables and FDEFINITIONs, its effects persist in
348 .core files created by SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE. If you want to undo
349 its effects, e.g. if you build a system unattended and then want to
350 operate a derived system interactively, see the SB-EXT:ENABLE-DEBUGGER
351 command.)
352 .PP
353
354 Regardless of the order in which --sysinit, --userinit, and --eval
355 options appear on the command line, the sysinit file, if it exists, is
356 loaded first; then the userinit file, if it exists, is loaded; then
357 any --eval commands are read and executed in sequence; then the
358 read-eval-print loop is started on standard input. At any step, error
359 conditions or commands such as SB-EXT:QUIT can cause execution to be
360 terminated before proceeding to subsequent steps.
361
362 Note that when running SBCL with the --core option, using a core file
363 created by a user call to the SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE, the toplevel
364 options may be under the control of user code passed as arguments to
365 SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE. For this purpose, the --end-toplevel-options
366 option itself can be considered a toplevel option, i.e. the user core,
367 at its option, may not support it.
368
369 In the standard SBCL startup sequence (i.e. with no user core
370 involved) toplevel options and any --end-toplevel-options option are
371 stripped out of the command line argument list before user code gets a
372 chance to see it.
373
374 .SH SYSTEM REQUIREMENTS
375
376 SBCL currently runs on X86 (Linux, FreeBSD, and OpenBSD), Alpha
377 (Linux, Tru64), PPC (Linux, Darwin/MacOS X), SPARC (Linux and Solaris
378 2.x), and MIPS (Linux).  For information on other ongoing and possible
379 ports, see the sbcl-devel mailing list, and/or the web site.
380
381 SBCL requires on the order of 16Mb RAM to run on X86 systems, though
382 all but the smallest programs would be happier with 32Mb or more.
383
384 .SH KNOWN BUGS
385
386 This section attempts to list the most serious and long-standing bugs.
387 For more detailed and current information on bugs, see the BUGS file
388 in the distribution.
389
390 It is possible to get in deep trouble by exhausting heap memory.  The
391 SBCL system overcommits memory at startup, so, on typical Unix-alikes
392 like Linux and FreeBSD, this means that if the SBCL system turns out
393 to use more virtual memory than the system has available for it, other
394 processes tend to be killed randomly (!).
395
396 The compiler's handling of function return values unnecessarily
397 violates the "declarations are assertions" principle that it otherwise
398 adheres to. Using PROCLAIM or DECLAIM to specify the return type of a
399 function causes the compiler to believe you without checking. Thus
400 compiling a file containing
401 (DECLAIM (FTYPE (FUNCTION (T) NULL) SOMETIMES))
402 (DEFUN SOMETIMES (X) (ODDP X))
403 (DEFUN FOO (X) (IF (SOMETIMES X) 'THIS-TIME 'NOT-THIS-TIME))
404 then running (FOO 1) gives NOT-THIS-TIME, because the compiler
405 relied on the truth of the DECLAIM without checking it.
406
407 Some things are implemented very inefficiently.
408 .TP 3
409 \--
410 Multidimensional arrays are inefficient, especially
411 multidimensional arrays of floating point numbers.
412 .TP 3
413 \--
414 The DYNAMIC-EXTENT declaration isn't implemented at all, not even
415 for &REST lists or upward closures, so such constructs always allocate
416 their temporary storage from the heap, causing GC overhead.
417 .TP 3
418 \--
419 CLOS isn't particularly efficient. (In part, CLOS is so dynamic
420 that it's slow for fundamental reasons, but beyond that, the
421 SBCL implementation of CLOS doesn't do some important known
422 optimizations.)
423 .TP 3
424 \--
425 SBCL, like most (maybe all?) implementations of Common Lisp on 
426 stock hardware, has trouble
427 passing floating point numbers around efficiently, because a floating
428 point number, plus a few extra bits to identify its type,
429 is larger than a machine word. (Thus, they get "boxed" in
430 heap-allocated storage, causing GC overhead.) Within
431 a single compilation unit,
432 or when doing built-in operations like SQRT and AREF,
433 or some special operations like structure slot accesses,
434 this is avoidable: see the user manual for some
435 efficiency hints. But for general function calls across
436 the boundaries of compilation units, passing the result of 
437 a floating point calculation
438 as a function argument (or returning a floating point
439 result as a function value) is a fundamentally slow operation.
440 .PP
441
442 There are still some nagging pre-ANSIisms, notably
443 .TP 3
444 --
445 The ANSI-recommended idiom for creating a function which is only
446 sometimes expanded inline,
447 (DECLAIM (INLINE F))
448 (DEFUN F ...)
449 (DECLAIM (NOTINLINE F)),
450 doesn't do what you'd expect. (Instead, you have to declare the
451 function as SB-EXT:MAYBE-INLINE to get the desired effect.)
452 .TP 3
453 \--
454 There are several nonconforming bits of type syntax. E.g. (1) The type
455 FOO is strictly equivalent to (FOO), so e.g. the type OR is treated as
456 the type (OR), i.e. the empty type. This is the way that the ancestral
457 code worked, and even though ANSI specifically forbids it, it hasn't
458 been fixed yet. (2) The symbol * is the name of a type similar to T.
459 (It's used as part of the implementation of compound types like (ARRAY
460 * 1) and (CONS * *). In a strict ANSI implementation, * would not be
461 the name of a type, but instead just a symbol which is recognized and
462 handled specially by certain type expanders.)
463 .PP
464
465 .SH REPORTING BUGS
466
467 To report a bug, please send mail to the mailing lists sbcl-help or
468 sbcl-devel. You can find the complete mailing list addresses on the
469 web pages at <http://sbcl.sourceforge.net/>. (You may also find fancy
470 SourceForge bug-tracking machinery there, but don't be fooled. As of
471 2002-07-25 anyway, we don't actively monitor that machinery, and it
472 exists only because we haven't been able to figure out how to turn
473 it off.)
474
475 As with any software bug report, it's most helpful if you can provide
476 enough information to reproduce the symptoms reliably, and if you say
477 clearly what the symptoms are. E.g. "There seems to be something wrong
478 with TAN of very small negative arguments. When I execute
479 (TAN LEAST-NEGATIVE-SINGLE-FLOAT) interactively on sbcl-1.2.3 on my
480 Linux 4.5 X86 box, I get an UNBOUND-VARIABLE error."
481
482 .SH SUPPORT
483
484 Various information about SBCL is available at
485 <http://sbcl.sourceforge.net/>. The mailing lists there are the
486 recommended place to look for support.
487
488 .SH ENVIRONMENT
489
490 .TP 10n
491 .BR SBCL_HOME
492 This variable controls where files like "sbclrc", "sbcl.core", and the
493 add-on "contrib" systems are searched for.  If it is not set, then
494 sbcl sets it from a compile-time default location which is usually
495 /usr/local/lib/sbcl/ but may have been changed e.g. by a third-party
496 packager.
497
498 .SH FILES
499
500 .TP
501 .I sbcl
502 executable program containing some low-level runtime support and
503 a loader, used to read sbcl.core
504 .TP
505 .I sbcl.core
506 dumped memory image containing most of SBCL, to be loaded by
507 the 'sbcl' executable.  Looked for in $SBCL_HOME, 
508 unless overridden by the --core option.
509 .TP
510 .I sbclrc
511 optional system-wide startup script, looked for in $SBCL_HOME/sbclrc
512 then /etc/sbclrc, unless overridden by the --sysinit command line
513 option.
514 .TP
515 .I .sbclrc
516 optional per-user customizable startup script (in user's home
517 directory, or as specified by  --userinit)
518
519 .SH AUTHORS
520
521 Dozens of people have made substantial contributions to SBCL and its
522 subsystems, and to the CMU CL system on which it was based, over the
523 years. See the CREDITS file in the distribution for more information.