0.7.1.18:
[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.
65
66 .SH OVERVIEW
67
68 SBCL compiles Common Lisp to native code. (Even today, some 30 years
69 after the MacLisp compiler, people will tell you that Lisp is an
70 interpreted language. Ignore them.)
71
72 SBCL aims for but has not yet reached compliance with the ANSI
73 standard for Common Lisp. More information on this is available in the
74 BUGS section below.
75
76 SBCL also includes various non-ANSI extensions.
77
78 Many Lispy extensions have been retained from CMU CL:
79 .TP 3
80 \--
81 CMU-CL-style safe implementation of type declarations:
82 "Declarations are assertions."
83 .TP 3
84 \--
85 the source level debugger (very similar to CMU CL's)
86 .TP 3
87 \--
88 the profiler (now somewhat different from CMU CL's)
89 .TP 3
90 \--
91 saving the state of the running SBCL process, producing a
92 "core" file which can be restarted later
93 .TP 3
94 \--
95 Gray streams (a de-facto standard system of overloadable CLOS classes
96 whose instances can be used wherever ordinary ANSI streams can be used)
97 .TP 3
98 \--
99 weak pointers and finalization (which have unfortunately
100 suffered from at least some code rot, so that e.g. weak hash
101 tables don't work)
102 .PP
103
104 Fundamental system interface extensions are also provided:
105 .TP 3
106 \--
107 calling out to C code (a.k.a. FFI, foreign function interface,
108 with very nearly the same interface as CMU CL)
109 .TP 3
110 \--
111 some simple support for operations with a "scripting language" 
112 flavor, e.g. reading POSIX argc and argv, or executing a 
113 subprogram
114 .PP
115
116 .SH DIFFERENCES FROM CMU CL
117
118 SBCL can be built from scratch using a plain vanilla ANSI Common Lisp
119 system and a C compiler, and all of its properties are specified by
120 the version of the source code that it was created from. This clean
121 bootstrappability was the immediate motivation for forking off of the
122 CMU CL development tree. A variety of implementation differences are
123 motivated by this design goal.
124
125 Maintenance work in SBCL since the fork has diverged somewhat from the
126 maintenance work in CMU CL. Many but not all bug fixes and
127 improvements have been shared between the two projects, and sometimes
128 the two projects disagree about what would be an improvement.
129
130 Most extensions supported by CMU CL are not supported in SBCL,
131 including Motif support, the Hemlock editor, search paths, the
132 low-level Unix interface, the WIRE protocol, multithreading, various
133 user-level macros and functions (e.g. LETF, ITERATE, MEMQ,
134 REQUIRED-ARGUMENT), and many others.
135
136 SBCL has retained some extensions from parent CMU CL. Many of the
137 retained extensions are in these categories:
138 .TP 3
139 \--
140 things which might be in the new ANSI spec, e.g. safe type
141 declarations, weak pointers, finalization, foreign function
142 interface to C, and Gray streams
143 .TP 3
144 \--
145 things which are universally available in Unix scripting languages,
146 e.g. RUN-PROGRAM and POSIX argv and getenv
147 .TP 3
148 \--
149 hooks into the low level workings of the system which can be useful
150 for debugging, e.g. requesting that a particular function be executed
151 whenever GC occurs, or tuning compiler diagnostic output
152 .TP 3
153 \--
154 unportable performance hacks, e.g. FREEZE-TYPE and PURIFY. For more
155 information about these, look at the online documentation for symbols
156 in the SB-EXT package, and look at the user manual.
157 .PP
158
159 There are also a few retained extensions which don't fall into any
160 particular category, e.g. the ability to save running Lisp images as
161 executable files.
162
163 Some of the retained extensions have new names and/or different
164 options than their CMU CL counterparts. For example, the SBCL function
165 which saves a Lisp image to disk and kills the running process is
166 called SAVE-LISP-AND-DIE instead of SAVE-LISP, and SBCL's
167 SAVE-LISP-AND-DIE supports fewer keyword options than CMU CL's
168 SAVE-LISP does.
169
170 (Why doesn't SBCL support more extensions? Why drop all those nice
171 extensions from CMU CL when the code already exists? This is a
172 frequently asked question on the mailing list. In other cases, it's a
173 design philosophy issue: arguably SBCL has done its job by supplying a
174 stable FFI, and the right design decision is to move functionality
175 derived from that, like socket support, into separate libraries,
176 distributed as separate software packages by separate maintainers. In
177 other cases it's a practical decision, hoping that focusing on a
178 smaller number of things will let us do a better job on them. This is
179 very much the case for multithreading: it's an important, valuable
180 extension, but it's not easy to get right, and especially while SBCL
181 is still working on basic ANSI compliance, difficult extensions aren't
182 likely to be a priority.)
183
184 .SH THE COMPILER
185
186 SBCL is essentially a compiler-only implementation of Lisp. All
187 nontrivial Lisp code is compiled to native machine code before being
188 executed, even when the Lisp code is typed interactively at the
189 "interpreter" prompt.
190
191 SBCL inherits from CMU CL the "Python" native code compiler. (Though
192 we've essentially dropped that name in order to avoid confusion with
193 the scripting language also called Python.) This compiler is very
194 clever about understanding the type system of Common Lisp and using it
195 to optimize code, and about producing notes to let the user know when
196 the compiler doesn't have enough type information to produce efficient
197 code. It also tries (almost always successfully) to follow the unusual
198 but very useful principle that "declarations are assertions", i.e.
199 type declarations should be checked at runtime unless the user
200 explicitly tells the system that speed is more important than safety.
201
202 The CMU CL version of this compiler reportedly produces pretty good
203 code for modern CPU architectures which have lots of registers, but
204 its code for the X86 is marred by a lot of extra loads and stores to
205 stack-based temporary variables. Because of this, and because of the
206 extra levels of indirection in Common Lisp relative to C, the
207 performance of SBCL isn't going to impress people who are impressed by
208 small constant factors. However, even on the X86 it tends to be faster
209 than byte interpreted languages (and can be a lot faster).
210
211 The compiled code uses garbage collection to automatically
212 manage memory. The garbage collector implementation varies considerably
213 from CPU to CPU. In particular, on some CPUs the GC is nearly exact,
214 while on others it's more conservative, and on some CPUs the GC
215 is generational, while on others simpler stop and copy strategies
216 are used.
217
218 For more information about the compiler, see the user manual.
219
220 .SH DOCUMENTATION
221
222 Currently, the documentation for the system is
223 .TP 3
224 \--
225 this man page
226 .TP 3
227 \--
228 the user manual
229 .TP 3
230 \--
231 doc strings and online help built into the SBCL executable
232 .PP
233
234 .SH COMMAND LINE SYNTAX
235
236 Command line syntax can be considered an advanced topic; for ordinary
237 interactive use, no command line arguments should be necessary.
238
239 In order to understand the command line argument syntax for SBCL, it
240 is helpful to understand that the SBCL system is implemented as two
241 components, a low-level runtime environment written in C and a
242 higher-level system written in Common Lisp itself. Some command line
243 arguments are processed during the initialization of the low-level
244 runtime environment, some command line arguments are processed during
245 the initialization of the Common Lisp system, and any remaining
246 command line arguments are passed on to user code.
247
248 The full, unambiguous syntax for invoking SBCL at the command line is
249 .TP 3
250 .B sbcl [runtime options] --end-runtime-options [toplevel options] --end-toplevel-options [user options]
251 .PP
252
253 For convenience, the --end-runtime-options and --end-toplevel-options
254 elements can be omitted. Omitting these elements can be convenient
255 when you are running the program interactively, and you can see that
256 no ambiguities are possible with the option values you are using.
257 Omitting these elements is probably a bad idea for any batch file
258 where any of the options are under user control, since it makes it
259 impossible for SBCL to detect erroneous command line input, so that
260 erroneous command line arguments will be passed on to the user program
261 even if they was intended for the runtime system or the Lisp system.
262
263 Supported runtime options are
264 .TP 3
265 .B --core <corefilename>
266 Run the specified Lisp core file instead of the default. (See the FILES
267 section.) Note that if the Lisp core file is a user-created core file, it may
268 run a nonstandard toplevel which does not recognize the standard toplevel
269 options.
270 .TP 3
271 .B --noinform
272 Suppress the printing of any banner or other informational message at
273 startup. (This makes it easier to write Lisp programs which work in
274 Unix pipelines. See also the "--noprogrammer" and "--noprint" options.)
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 Supported toplevel options for 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, evaluate the command given.
301 More than one --eval option can be used, and all will be executed, in
302 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 in Unix pipelines.
314 .TP 3
315 .B --noprogrammer
316 By default, a Common Lisp system tries to ask the programmer for help
317 when it gets in trouble (by printing a debug prompt on *DEBUG-IO*).
318 However, this is not useful behavior for a system running with no
319 programmer available, and this option tries to set up more appropriate
320 behavior for that situation. Thus we set *DEBUG-IO* to send its
321 output to *ERROR-OUTPUT*, and to raise an error if any input is
322 requested from it; and we set *DEBUGGER-HOOK* to output a backtrace,
323 then exit the process with a failure code.
324 .PP
325
326 Regardless of the order in which --sysinit, --userinit, and --eval
327 options appear on the command line, the sysinit file, if it exists, is
328 loaded first; then the userinit file, if it exists, is loaded; then
329 any --eval commands are executed in sequence; then the read-eval-print
330 loop is started on standard input. At any step, error conditions or
331 commands such as SB-EXT:QUIT can cause execution to be terminated
332 before proceeding to subsequent steps.
333
334 Note that when running SBCL with the --core option, using a core file
335 created by a user call to the SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE, the toplevel
336 options may be under the control of user code passed as arguments to
337 SB-EXT:SAVE-LISP-AND-DIE. For this purpose, the --end-toplevel-options
338 option itself can be considered a toplevel option, i.e. the user core,
339 at its option, may not support it.
340
341 In the standard SBCL startup sequence (i.e. with no user core
342 involved) toplevel options and any --end-toplevel-options option are
343 stripped out of the command line argument list before user code gets a
344 chance to see it.
345
346 .SH SYSTEM REQUIREMENTS
347
348 Unlike its distinguished ancestor CMU CL, SBCL currently runs only on X86
349 (Linux, FreeBSD, and OpenBSD) and Alpha (Linux). For information on 
350 other ongoing ports, see the sbcl-devel mailing list, and/or the
351 web site.
352
353 SBCL requires on the order of 16Mb RAM to run on X86 systems. 
354
355 .SH ENVIRONMENT
356
357 .TP 10n
358 .BR SBCL_HOME
359 If this variable is set, it overrides the default directories for
360 files like "sbclrc" and "sbcl.core", so that instead of being searched
361 for in e.g. /etc/, /usr/local/etc/, /usr/lib/, and /usr/local/lib/, they
362 are searched for only in the directory named by SBCL_HOME. This is
363 intended to support users who wish to use their own version of SBCL
364 instead of the version which is currently installed as the system
365 default.
366 .PP
367
368 .SH FILES
369
370 /usr/lib/sbcl.core and /usr/local/lib/sbcl.core are the standard
371 locations for the standard SBCL core, unless overridden by the SBCL_HOME
372 variable.
373
374 /etc/sbclrc and /usr/local/etc/sbclrc are the standard locations for
375 system-wide SBCL initialization files, unless overridden by the
376 SBCL_HOME variable or the --sysinit command line option.
377
378 $HOME/.sbclrc is the standard location for a user's SBCL
379 initialization file, unless overridden by the --userinit
380 command line option.
381
382 .SH KNOWN BUGS
383
384 This section attempts to list the most serious and long-standing bugs.
385 For more detailed and current information on bugs, see the BUGS file
386 in the distribution.
387
388 It is possible to get in deep trouble by exhausting
389 memory. To plagiarize a sadly apt description of a language not
390 renowned for the production of bulletproof software, "[The current
391 SBCL implementation of] Common Lisp makes it harder for you to shoot
392 yourself in the foot, but when you do, the entire universe explodes."
393 .TP 3
394 \--
395 The system doesn't deal well with stack overflow. (It tends to cause
396 a segmentation fault instead of being caught cleanly.)
397 .TP 3
398 \--
399 Like CMU CL, the SBCL system overcommits memory at startup. On typical
400 Unix-alikes like Linux and FreeBSD, this means that if the SBCL system
401 turns out to use more virtual memory than the system has available for
402 it, other processes tend to be killed randomly (!).
403 .PP
404
405 The compiler's handling of function return values unnecessarily
406 violates the "declarations are assertions" principle that it otherwise
407 adheres to. Using PROCLAIM or DECLAIM to specify the return type of a
408 function causes the compiler to believe you without checking. Thus
409 compiling a file containing
410 (DECLAIM (FTYPE (FUNCTION (T) NULL) SOMETIMES))
411 (DEFUN SOMETIMES (X) (ODDP X))
412 (DEFUN FOO (X) (IF (SOMETIMES X) 'THIS-TIME 'NOT-THIS-TIME))
413 then running (FOO 1) gives NOT-THIS-TIME, because the
414 never compiled code to check the declaration.
415
416 Some things are implemented very inefficiently.
417 .TP 3
418 \--
419 Multidimensional arrays are inefficient, especially
420 multidimensional arrays of floating point numbers
421 .TP 3
422 \--
423 The DYNAMIC-EXTENT declaration isn't implemented at all, not even
424 for &REST lists or upward closures, so such constructs always allocate
425 their temporary storage from the heap, causing GC overhead.
426 .TP 3
427 \--
428 CLOS isn't particularly efficient. (In part, CLOS is so dynamic
429 that it's slow for fundamental reasons, but beyond that, the
430 SBCL implementation of CLOS doesn't do some important known
431 optimizations.)
432 .TP 3
433 \--
434 SBCL, like most implementations of Common Lisp, has trouble
435 passing floating point numbers around efficiently, because
436 they're larger than a machine word. (Thus, they get "boxed" in
437 heap-allocated storage, causing GC overhead.) Within
438 a single compilation unit,
439 or when doing built-in operations like SQRT and AREF,
440 or some special operations like structure slot accesses,
441 this is avoidable: see the user manual for some
442 efficiency hints. But for general function calls across
443 the boundaries of compilation units, passing a floating point
444 number as a function argument (or returning a floating point
445 number as a function value) is a fundamentally slow operation.
446 .PP
447
448 There are still some nagging pre-ANSIisms, notably
449 .TP 3
450 \--
451 CLOS (based on the PCL reference implementation) is incompletely
452 integrated into the system, so that e.g. SB-PCL::FIND-CLASS is a
453 different function than CL::FIND-CLASS. (In practice, you need to
454 be a pretty advanced user before this is a serious problem, and
455 by then you can usually work around it, but it's still distasteful.
456 It's arguably the outstanding "This should be fixed by version 1.0"
457 issue.)
458 .TP 3
459 --
460 The ANSI-recommended idiom for creating a function which is only
461 sometimes expanded inline,
462 (DECLAIM (INLINE F))
463 (DEFUN F ...)
464 (DECLAIM (NOTINLINE F)),
465 doesn't do what you'd expect. (Instead, you have to declare the
466 function as SB-EXT:MAYBE-INLINE to get the desired effect.)
467 .TP 3
468 \--
469 There are several nonconforming bits of type syntax. E.g. (1) The type
470 FOO is strictly equivalent to (FOO), so e.g. the type OR is treated as
471 the type (OR), i.e. the empty type. This is the way that the ancestral
472 code worked, and even though ANSI specifically forbids it, it hasn't
473 been fixed yet. (2) The symbol * is the name of a type similar to T.
474 (It's used as part of the implementation of compound types like (ARRAY
475 * 1) and (CONS * *). In a strict ANSI implementation, * would not be
476 the name of a type, but instead just a symbol which is recognized and
477 handled specially by certain type expanders.)
478 .PP
479
480 .SH REPORTING BUGS
481
482 To report a bug, please send mail to sbcl-help@lists.sourceforge.net
483 or sbcl-devel@lists.sourceforge.net.
484
485 As with any software bug report, it's most helpful if you can provide
486 enough information to reproduce the symptoms reliably, and if you say
487 clearly what the symptoms are. E.g. "There seems to be something wrong
488 with TAN of very small negative arguments. When I execute
489 (TAN LEAST-NEGATIVE-SINGLE-FLOAT) interactively on sbcl-1.2.3 on my Linux
490 4.5 X86 box, I get an UNBOUND-VARIABLE error."
491
492 .SH SUPPORT
493
494 Various information about SBCL is available at
495 <http://sbcl.sourceforge.net/>. The mailing lists there are the
496 recommended place to look for support.
497
498 .SH AUTHORS
499
500 Dozens of people have made substantial contributions to SBCL and its
501 subsystems, and to the CMU CL system on which it was based, over the
502 years. See the CREDITS file in the distribution.