ba9bb3bf50acf5f06d60d6aecc3fae69add83f6c
[sbcl.git] / src / code / print.lisp
1 ;;;; the printer
2
3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
4 ;;;; more information.
5 ;;;;
6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
10 ;;;; files for more information.
11
12 (in-package "SB!IMPL")
13 \f
14 ;;;; exported printer control variables
15
16 ;;; FIXME: Many of these have nontrivial types, e.g. *PRINT-LEVEL*,
17 ;;; *PRINT-LENGTH*, and *PRINT-LINES* are (OR NULL UNSIGNED-BYTE).
18
19 (defvar *print-readably* nil
20   #!+sb-doc
21   "If true, all objects will printed readably. If readable printing is
22   impossible, an error will be signalled. This overrides the value of
23   *PRINT-ESCAPE*.")
24 (defvar *print-escape* T
25   #!+sb-doc
26   "Flag which indicates that slashification is on. See the manual")
27 (defvar *print-pretty* nil ; (set later when pretty-printer is initialized)
28   #!+sb-doc
29   "Flag which indicates that pretty printing is to be used")
30 (defvar *print-base* 10.
31   #!+sb-doc
32   "The output base for integers and rationals.")
33 (defvar *print-radix* nil
34   #!+sb-doc
35   "This flag requests to verify base when printing rationals.")
36 (defvar *print-level* nil
37   #!+sb-doc
38   "How many levels deep to print. Unlimited if null.")
39 (defvar *print-length* nil
40   #!+sb-doc
41   "How many elements to print on each level. Unlimited if null.")
42 (defvar *print-circle* nil
43   #!+sb-doc
44   "Whether to worry about circular list structures. See the manual.")
45 (defvar *print-case* :upcase
46   #!+sb-doc
47   "What kind of case the printer should use by default")
48 (defvar *print-array* t
49   #!+sb-doc
50   "Whether the array should print its guts out")
51 (defvar *print-gensym* t
52   #!+sb-doc
53   "If true, symbols with no home package are printed with a #: prefix.
54   If false, no prefix is printed.")
55 (defvar *print-lines* nil
56   #!+sb-doc
57   "The maximum number of lines to print. If NIL, unlimited.")
58 (defvar *print-right-margin* nil
59   #!+sb-doc
60   "The position of the right margin in ems. If NIL, try to determine this
61    from the stream in use.")
62 (defvar *print-miser-width* nil
63   #!+sb-doc
64   "If the remaining space between the current column and the right margin
65    is less than this, then print using ``miser-style'' output. Miser
66    style conditional newlines are turned on, and all indentations are
67    turned off. If NIL, never use miser mode.")
68 (defvar *print-pprint-dispatch* nil
69   #!+sb-doc
70   "The pprint-dispatch-table that controls how to pretty print objects. See
71    COPY-PPRINT-DISPATH, PPRINT-DISPATCH, and SET-PPRINT-DISPATCH.")
72
73 (defmacro with-standard-io-syntax (&body body)
74   #!+sb-doc
75   "Bind the reader and printer control variables to values that enable READ
76    to reliably read the results of PRINT. These values are:
77        *PACKAGE*                        the COMMON-LISP-USER package
78        *PRINT-ARRAY*                    T
79        *PRINT-BASE*                     10
80        *PRINT-CASE*                     :UPCASE
81        *PRINT-CIRCLE*                   NIL
82        *PRINT-ESCAPE*                   T
83        *PRINT-GENSYM*                   T
84        *PRINT-LENGTH*                   NIL
85        *PRINT-LEVEL*                    NIL
86        *PRINT-LINES*                    NIL
87        *PRINT-MISER-WIDTH*              NIL
88        *PRINT-PRETTY*                   NIL
89        *PRINT-RADIX*                    NIL
90        *PRINT-READABLY*                 T
91        *PRINT-RIGHT-MARGIN*             NIL
92        *READ-BASE*                      10
93        *READ-DEFAULT-FLOAT-FORMAT*      SINGLE-FLOAT
94        *READ-EVAL*                      T
95        *READ-SUPPRESS*                  NIL
96        *READTABLE*                      the standard readtable."
97   `(%with-standard-io-syntax #'(lambda () ,@body)))
98
99 (defun %with-standard-io-syntax (function)
100   (let ((*package* (find-package "COMMON-LISP-USER"))
101         (*print-array* t)
102         (*print-base* 10)
103         (*print-case* :upcase)
104         (*print-circle* nil)
105         (*print-escape* t)
106         (*print-gensym* t)
107         (*print-length* nil)
108         (*print-level* nil)
109         (*print-lines* nil)
110         (*print-miser-width* nil)
111         (*print-pretty* nil)
112         (*print-radix* nil)
113         (*print-readably* t)
114         (*print-right-margin* nil)
115         (*read-base* 10)
116         (*read-default-float-format* 'single-float)
117         (*read-eval* t)
118         (*read-suppress* nil)
119         ;; FIXME: It doesn't seem like a good idea to expose our
120         ;; disaster-recovery *STANDARD-READTABLE* here. What if some
121         ;; enterprising user corrupts the disaster-recovery readtable
122         ;; by doing destructive readtable operations within
123         ;; WITH-STANDARD-IO-SYNTAX? Perhaps we should do a
124         ;; COPY-READTABLE? The consing would be unfortunate, though.
125         (*readtable* *standard-readtable*))
126     (funcall function)))
127 \f
128 ;;;; routines to print objects
129
130 (defun write (object &key
131                      ((:stream stream) *standard-output*)
132                      ((:escape *print-escape*) *print-escape*)
133                      ((:radix *print-radix*) *print-radix*)
134                      ((:base *print-base*) *print-base*)
135                      ((:circle *print-circle*) *print-circle*)
136                      ((:pretty *print-pretty*) *print-pretty*)
137                      ((:level *print-level*) *print-level*)
138                      ((:length *print-length*) *print-length*)
139                      ((:case *print-case*) *print-case*)
140                      ((:array *print-array*) *print-array*)
141                      ((:gensym *print-gensym*) *print-gensym*)
142                      ((:readably *print-readably*) *print-readably*)
143                      ((:right-margin *print-right-margin*)
144                       *print-right-margin*)
145                      ((:miser-width *print-miser-width*)
146                       *print-miser-width*)
147                      ((:lines *print-lines*) *print-lines*)
148                      ((:pprint-dispatch *print-pprint-dispatch*)
149                       *print-pprint-dispatch*))
150   #!+sb-doc
151   "Output OBJECT to the specified stream, defaulting to *STANDARD-OUTPUT*"
152   (output-object object (out-synonym-of stream))
153   object)
154
155 (defun prin1 (object &optional stream)
156   #!+sb-doc
157   "Output a mostly READable printed representation of OBJECT on the specified
158   STREAM."
159   (let ((*print-escape* T))
160     (output-object object (out-synonym-of stream)))
161   object)
162
163 (defun princ (object &optional stream)
164   #!+sb-doc
165   "Output an aesthetic but not necessarily READable printed representation
166   of OBJECT on the specified STREAM."
167   (let ((*print-escape* NIL)
168         (*print-readably* NIL))
169     (output-object object (out-synonym-of stream)))
170   object)
171
172 (defun print (object &optional stream)
173   #!+sb-doc
174   "Output a newline, the mostly READable printed representation of OBJECT, and
175   space to the specified STREAM."
176   (let ((stream (out-synonym-of stream)))
177     (terpri stream)
178     (prin1 object stream)
179     (write-char #\space stream)
180     object))
181
182 (defun pprint (object &optional stream)
183   #!+sb-doc
184   "Prettily output OBJECT preceded by a newline."
185   (let ((*print-pretty* t)
186         (*print-escape* t)
187         (stream (out-synonym-of stream)))
188     (terpri stream)
189     (output-object object stream))
190   (values))
191
192 (defun write-to-string
193        (object &key
194                ((:escape *print-escape*) *print-escape*)
195                ((:radix *print-radix*) *print-radix*)
196                ((:base *print-base*) *print-base*)
197                ((:circle *print-circle*) *print-circle*)
198                ((:pretty *print-pretty*) *print-pretty*)
199                ((:level *print-level*) *print-level*)
200                ((:length *print-length*) *print-length*)
201                ((:case *print-case*) *print-case*)
202                ((:array *print-array*) *print-array*)
203                ((:gensym *print-gensym*) *print-gensym*)
204                ((:readably *print-readably*) *print-readably*)
205                ((:right-margin *print-right-margin*) *print-right-margin*)
206                ((:miser-width *print-miser-width*) *print-miser-width*)
207                ((:lines *print-lines*) *print-lines*)
208                ((:pprint-dispatch *print-pprint-dispatch*)
209                 *print-pprint-dispatch*))
210   #!+sb-doc
211   "Return the printed representation of OBJECT as a string."
212   (stringify-object object))
213
214 (defun prin1-to-string (object)
215   #!+sb-doc
216   "Return the printed representation of OBJECT as a string with
217    slashification on."
218   (stringify-object object t))
219
220 (defun princ-to-string (object)
221   #!+sb-doc
222   "Return the printed representation of OBJECT as a string with
223   slashification off."
224   (stringify-object object nil))
225
226 ;;; This produces the printed representation of an object as a string.
227 ;;; The few ...-TO-STRING functions above call this.
228 (defvar *string-output-streams* ())
229 (defun stringify-object (object &optional (*print-escape* *print-escape*))
230   (let ((stream (if *string-output-streams*
231                     (pop *string-output-streams*)
232                     (make-string-output-stream))))
233     (setup-printer-state)
234     (output-object object stream)
235     (prog1
236         (get-output-stream-string stream)
237       (push stream *string-output-streams*))))
238 \f
239 ;;;; support for the PRINT-UNREADABLE-OBJECT macro
240
241 ;;; guts of PRINT-UNREADABLE-OBJECT
242 (defun %print-unreadable-object (object stream type identity body)
243   (when *print-readably*
244     (error 'print-not-readable :object object))
245   (flet ((print-description ()
246            (when type
247              (write (type-of object) :stream stream :circle nil
248                     :level nil :length nil)
249              (when (or body identity)
250                (write-char #\space stream)
251                (pprint-newline :fill stream)))
252            (when body
253              (funcall body))
254            (when identity
255              (when body
256                (write-char #\space stream)
257                (pprint-newline :fill stream))
258              (write-char #\{ stream)
259              (write (get-lisp-obj-address object) :stream stream
260                     :radix nil :base 16)
261              (write-char #\} stream))))
262     (cond ((print-pretty-on-stream-p stream)
263            ;; Since we're printing prettily on STREAM, format the
264            ;; object within a logical block. PPRINT-LOGICAL-BLOCK does
265            ;; not rebind the stream when it is already a pretty stream,
266            ;; so output from the body will go to the same stream.
267            (pprint-logical-block (stream nil :prefix "#<" :suffix ">")
268              (print-description)))
269           (t
270             (write-string "#<" stream)
271             (print-description)
272             (write-char #\> stream))))
273   nil)
274 \f
275 ;;;; circularity detection stuff
276
277 ;;; When *PRINT-CIRCLE* is T, this gets bound to a hash table that
278 ;;; (eventually) ends up with entries for every object printed. When
279 ;;; we are initially looking for circularities, we enter a T when we
280 ;;; find an object for the first time, and a 0 when we encounter an
281 ;;; object a second time around. When we are actually printing, the 0
282 ;;; entries get changed to the actual marker value when they are first
283 ;;; printed.
284 (defvar *circularity-hash-table* nil)
285
286 ;;; When NIL, we are just looking for circularities. After we have
287 ;;; found them all, this gets bound to 0. Then whenever we need a new
288 ;;; marker, it is incremented.
289 (defvar *circularity-counter* nil)
290
291 ;;; Check to see whether OBJECT is a circular reference, and return something
292 ;;; non-NIL if it is. If ASSIGN is T, then the number to use in the #n= and
293 ;;; #n# noise is assigned at this time. Note: CHECK-FOR-CIRCULARITY must
294 ;;; be called *EXACTLY* once with ASSIGN T, or the circularity detection noise
295 ;;; will get confused about when to use #n= and when to use #n#. If this
296 ;;; returns non-NIL when ASSIGN is T, then you must call HANDLE-CIRCULARITY
297 ;;; on it. If you are not using this inside a WITH-CIRCULARITY-DETECTION,
298 ;;; then you have to be prepared to handle a return value of :INITIATE which
299 ;;; means it needs to initiate the circularity detection noise. See the
300 ;;; source for info on how to do that.
301 (defun check-for-circularity (object &optional assign)
302   (cond ((null *print-circle*)
303          ;; Don't bother, nobody cares.
304          nil)
305         ((null *circularity-hash-table*)
306          :initiate)
307         ((null *circularity-counter*)
308          (ecase (gethash object *circularity-hash-table*)
309            ((nil)
310             ;; First encounter.
311             (setf (gethash object *circularity-hash-table*) t)
312             ;; We need to keep looking.
313             nil)
314            ((t)
315             ;; Second encounter.
316             (setf (gethash object *circularity-hash-table*) 0)
317             ;; It's a circular reference.
318             t)
319            (0
320             ;; It's a circular reference.
321             t)))
322         (t
323          (let ((value (gethash object *circularity-hash-table*)))
324            (case value
325              ((nil t)
326               ;; If NIL, we found an object that wasn't there the first time
327               ;; around. If T, exactly one occurance of this object appears.
328               ;; Either way, just print the thing without any special
329               ;; processing. Note: you might argue that finding a new object
330               ;; means that something is broken, but this can happen. If
331               ;; someone uses the ~@<...~:> format directive, it conses a
332               ;; new list each time though format (i.e. the &REST list), so
333               ;; we will have different cdrs.
334               nil)
335              (0
336               (if assign
337                   (let ((value (incf *circularity-counter*)))
338                     ;; First occurance of this object. Set the counter.
339                     (setf (gethash object *circularity-hash-table*) value)
340                     value)
341                   t))
342              (t
343               ;; Second or later occurance.
344               (- value)))))))
345
346 ;;; Handle the results of CHECK-FOR-CIRCULARITY. If this returns T then
347 ;;; you should go ahead and print the object. If it returns NIL, then
348 ;;; you should blow it off.
349 (defun handle-circularity (marker stream)
350   (case marker
351     (:initiate
352      ;; Someone forgot to initiate circularity detection.
353      (let ((*print-circle* nil))
354        (error "trying to use CHECK-FOR-CIRCULARITY when ~
355                circularity checking isn't initiated")))
356     ((t)
357      ;; It's a second (or later) reference to the object while we are
358      ;; just looking. So don't bother groveling it again.
359      nil)
360     (t
361      (write-char #\# stream)
362      (let ((*print-base* 10) (*print-radix* nil))
363        (cond ((minusp marker)
364               (output-integer (- marker) stream)
365               (write-char #\# stream)
366               nil)
367              (t
368               (output-integer marker stream)
369               (write-char #\= stream)
370               t))))))
371 \f
372 ;;;; OUTPUT-OBJECT -- the main entry point
373
374 (defvar *pretty-printer* nil
375   #!+sb-doc
376   "The current pretty printer. Should be either a function that takes two
377    arguments (the object and the stream) or NIL to indicate that there is
378    no pretty printer installed.")
379
380 ;;; Output OBJECT to STREAM observing all printer control variables.
381 (defun output-object (object stream)
382   (labels ((print-it (stream)
383              (if *print-pretty*
384                  (if *pretty-printer*
385                      (funcall *pretty-printer* object stream)
386                      (let ((*print-pretty* nil))
387                        (output-ugly-object object stream)))
388                  (output-ugly-object object stream)))
389            (check-it (stream)
390              (let ((marker (check-for-circularity object t)))
391                (case marker
392                  (:initiate
393                   (let ((*circularity-hash-table*
394                          (make-hash-table :test 'eq)))
395                     (check-it (make-broadcast-stream))
396                     (let ((*circularity-counter* 0))
397                       (check-it stream))))
398                  ((nil)
399                   (print-it stream))
400                  (t
401                   (when (handle-circularity marker stream)
402                     (print-it stream)))))))
403     (cond ((or (not *print-circle*)
404                (numberp object)
405                (characterp object)
406                (and (symbolp object) (symbol-package object) t))
407            ;; If it a number, character, or interned symbol, we do not
408            ;; want to check for circularity/sharing.
409            (print-it stream))
410           ((or *circularity-hash-table*
411                (consp object)
412                (typep object 'instance)
413                (typep object '(array t *)))
414            ;; If we have already started circularity detection, this
415            ;; object might be a sharded reference. If we have not,
416            ;; then if it is a cons, a instance, or an array of element
417            ;; type t it might contain a circular reference to itself
418            ;; or multiple shared references.
419            (check-it stream))
420           (t
421            (print-it stream)))))
422
423 ;;; Output OBJECT to STREAM observing all printer control variables
424 ;;; except for *PRINT-PRETTY*. Note: if *PRINT-PRETTY* is non-NIL,
425 ;;; then the pretty printer will be used for any components of OBJECT,
426 ;;; just not for OBJECT itself.
427 (defun output-ugly-object (object stream)
428   (typecase object
429     ;; KLUDGE: The TYPECASE approach here is non-ANSI; the ANSI definition of
430     ;; PRINT-OBJECT says it provides printing and we're supposed to provide
431     ;; PRINT-OBJECT methods covering all classes. We deviate from this
432     ;; by using PRINT-OBJECT only when we print instance values. However,
433     ;; ANSI makes it hard to tell that we're deviating from this:
434     ;;   (1) ANSI specifies that the user isn't supposed to call PRINT-OBJECT
435     ;;       directly.
436     ;;   (2) ANSI (section 11.1.2.1.2) says it's undefined to define
437     ;;       a method on an external symbol in the CL package which is
438     ;;       applicable to arg lists containing only direct instances of
439     ;;       standardized classes.
440     ;; Thus, in order for the user to detect our sleaziness, he has to do
441     ;; something relatively obscure like
442     ;;   (1) actually use tools like FIND-METHOD to look for PRINT-OBJECT
443     ;;       methods, or
444     ;;   (2) define a PRINT-OBJECT method which is specialized on the stream
445     ;;       value (e.g. a Gray stream object).
446     ;; As long as no one comes up with a non-obscure way of detecting this
447     ;; sleaziness, fixing this nonconformity will probably have a low
448     ;; priority. -- WHN 20000121
449     (fixnum
450      (output-integer object stream))
451     (list
452      (if (null object)
453          (output-symbol object stream)
454          (output-list object stream)))
455     (instance
456      (print-object object stream))
457     (function
458      (unless (and (funcallable-instance-p object)
459                   (printed-as-funcallable-standard-class object stream))
460        (output-function object stream)))
461     (symbol
462      (output-symbol object stream))
463     (number
464      (etypecase object
465        (integer
466         (output-integer object stream))
467        (float
468         (output-float object stream))
469        (ratio
470         (output-ratio object stream))
471        (ratio
472         (output-ratio object stream))
473        (complex
474         (output-complex object stream))))
475     (character
476      (output-character object stream))
477     (vector
478      (output-vector object stream))
479     (array
480      (output-array object stream))
481     (system-area-pointer
482      (output-sap object stream))
483     (weak-pointer
484      (output-weak-pointer object stream))
485     (lra
486      (output-lra object stream))
487     (code-component
488      (output-code-component object stream))
489     (fdefn
490      (output-fdefn object stream))
491     (t
492      (output-random object stream))))
493 \f
494 ;;;; symbols
495
496 ;;; Values of *PRINT-CASE* and (READTABLE-CASE *READTABLE*) the last
497 ;;; time the printer was called.
498 (defvar *previous-case* nil)
499 (defvar *previous-readtable-case* nil)
500
501 ;;; This variable contains the current definition of one of three
502 ;;; symbol printers. SETUP-PRINTER-STATE sets this variable.
503 (defvar *internal-symbol-output-function* nil)
504
505 ;;; This function sets the internal global symbol
506 ;;; *INTERNAL-SYMBOL-OUTPUT-FUNCTION* to the right function depending
507 ;;; on the value of *PRINT-CASE*. See the manual for details. The
508 ;;; print buffer stream is also reset.
509 (defun setup-printer-state ()
510   (unless (and (eq *print-case* *previous-case*)
511                (eq (readtable-case *readtable*) *previous-readtable-case*))
512     (setq *previous-case* *print-case*)
513     (setq *previous-readtable-case* (readtable-case *readtable*))
514     (unless (member *print-case* '(:upcase :downcase :capitalize))
515       (setq *print-case* :upcase)
516       (error "invalid *PRINT-CASE* value: ~S" *previous-case*))
517     (unless (member *previous-readtable-case*
518                     '(:upcase :downcase :invert :preserve))
519       (setf (readtable-case *readtable*) :upcase)
520       (error "invalid READTABLE-CASE value: ~S" *previous-readtable-case*))
521
522     (setq *internal-symbol-output-function*
523           (case *previous-readtable-case*
524             (:upcase
525              (case *print-case*
526                (:upcase #'output-preserve-symbol)
527                (:downcase #'output-lowercase-symbol)
528                (:capitalize #'output-capitalize-symbol)))
529             (:downcase
530              (case *print-case*
531                (:upcase #'output-uppercase-symbol)
532                (:downcase #'output-preserve-symbol)
533                (:capitalize #'output-capitalize-symbol)))
534             (:preserve #'output-preserve-symbol)
535             (:invert #'output-invert-symbol)))))
536
537 ;;; Output PNAME (a symbol-name or package-name) surrounded with |'s,
538 ;;; and with any embedded |'s or \'s escaped.
539 (defun output-quoted-symbol-name (pname stream)
540   (write-char #\| stream)
541   (dotimes (index (length pname))
542     (let ((char (schar pname index)))
543       (when (or (char= char #\\) (char= char #\|))
544         (write-char #\\ stream))
545       (write-char char stream)))
546   (write-char #\| stream))
547
548 (defun output-symbol (object stream)
549   (if (or *print-escape* *print-readably*)
550       (let ((package (symbol-package object))
551             (name (symbol-name object)))
552         (cond
553          ;; The ANSI spec "22.1.3.3.1 Package Prefixes for Symbols"
554          ;; requires that keywords be printed with preceding colons
555          ;; always, regardless of the value of *PACKAGE*.
556          ((eq package *keyword-package*)
557           (write-char #\: stream))
558          ;; Otherwise, if the symbol's home package is the current
559          ;; one, then a prefix is never necessary.
560          ((eq package (sane-package)))
561          ;; Uninterned symbols print with a leading #:.
562          ((null package)
563           (when (or *print-gensym* *print-readably*)
564             (write-string "#:" stream)))
565          (t
566           (multiple-value-bind (symbol accessible)
567               (find-symbol name (sane-package))
568             ;; If we can find the symbol by looking it up, it need not
569             ;; be qualified. This can happen if the symbol has been
570             ;; inherited from a package other than its home package.
571             (unless (and accessible (eq symbol object))
572               (output-symbol-name (package-name package) stream)
573               (multiple-value-bind (symbol externalp)
574                   (find-external-symbol name package)
575                 (declare (ignore symbol))
576                 (if externalp
577                     (write-char #\: stream)
578                     (write-string "::" stream)))))))
579         (output-symbol-name name stream))
580       (output-symbol-name (symbol-name object) stream nil)))
581
582 ;;; Output the string NAME as if it were a symbol name. In other
583 ;;; words, diddle its case according to *PRINT-CASE* and
584 ;;; READTABLE-CASE.
585 (defun output-symbol-name (name stream &optional (maybe-quote t))
586   (declare (type simple-base-string name))
587   (setup-printer-state)
588   (if (and maybe-quote (symbol-quotep name))
589       (output-quoted-symbol-name name stream)
590       (funcall *internal-symbol-output-function* name stream)))
591 \f
592 ;;;; escaping symbols
593
594 ;;; When we print symbols we have to figure out if they need to be
595 ;;; printed with escape characters. This isn't a whole lot easier than
596 ;;; reading symbols in the first place.
597 ;;;
598 ;;; For each character, the value of the corresponding element is a
599 ;;; fixnum with bits set corresponding to attributes that the
600 ;;; character has. At characters have at least one bit set, so we can
601 ;;; search for any character with a positive test.
602 (defvar *character-attributes*
603   (make-array char-code-limit
604               :element-type '(unsigned-byte 16)
605               :initial-element 0))
606 (declaim (type (simple-array (unsigned-byte 16) (#.char-code-limit))
607                *character-attributes*))
608
609 ;;; constants which are a bit-mask for each interesting character attribute
610 (defconstant other-attribute            (ash 1 0)) ; Anything else legal.
611 (defconstant number-attribute           (ash 1 1)) ; A numeric digit.
612 (defconstant uppercase-attribute        (ash 1 2)) ; An uppercase letter.
613 (defconstant lowercase-attribute        (ash 1 3)) ; A lowercase letter.
614 (defconstant sign-attribute             (ash 1 4)) ; +-
615 (defconstant extension-attribute        (ash 1 5)) ; ^_
616 (defconstant dot-attribute              (ash 1 6)) ; .
617 (defconstant slash-attribute            (ash 1 7)) ; /
618 (defconstant funny-attribute            (ash 1 8)) ; Anything illegal.
619
620 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
621
622 ;;; LETTER-ATTRIBUTE is a local of SYMBOL-QUOTEP. It matches letters
623 ;;; that don't need to be escaped (according to READTABLE-CASE.)
624 (defparameter *attribute-names*
625   `((number . number-attribute) (lowercase . lowercase-attribute)
626     (uppercase . uppercase-attribute) (letter . letter-attribute)
627     (sign . sign-attribute) (extension . extension-attribute)
628     (dot . dot-attribute) (slash . slash-attribute)
629     (other . other-attribute) (funny . funny-attribute)))
630
631 ) ; EVAL-WHEN
632
633 (flet ((set-bit (char bit)
634          (let ((code (char-code char)))
635            (setf (aref *character-attributes* code)
636                  (logior bit (aref *character-attributes* code))))))
637
638   (dolist (char '(#\! #\@ #\$ #\% #\& #\* #\= #\~ #\[ #\] #\{ #\}
639                   #\? #\< #\>))
640     (set-bit char other-attribute))
641
642   (dotimes (i 10)
643     (set-bit (digit-char i) number-attribute))
644
645   (do ((code (char-code #\A) (1+ code))
646        (end (char-code #\Z)))
647       ((> code end))
648     (declare (fixnum code end))
649     (set-bit (code-char code) uppercase-attribute)
650     (set-bit (char-downcase (code-char code)) lowercase-attribute))
651
652   (set-bit #\- sign-attribute)
653   (set-bit #\+ sign-attribute)
654   (set-bit #\^ extension-attribute)
655   (set-bit #\_ extension-attribute)
656   (set-bit #\. dot-attribute)
657   (set-bit #\/ slash-attribute)
658
659   ;; Mark anything not explicitly allowed as funny.
660   (dotimes (i char-code-limit)
661     (when (zerop (aref *character-attributes* i))
662       (setf (aref *character-attributes* i) funny-attribute))))
663
664 ;;; For each character, the value of the corresponding element is the
665 ;;; lowest base in which that character is a digit.
666 (defvar *digit-bases*
667   (make-array char-code-limit
668               :element-type '(unsigned-byte 8)
669               :initial-element 36))
670 (declaim (type (simple-array (unsigned-byte 8) (#.char-code-limit))
671                *digit-bases*))
672
673 (dotimes (i 36)
674   (let ((char (digit-char i 36)))
675     (setf (aref *digit-bases* (char-code char)) i)))
676
677 ;;; A FSM-like thingie that determines whether a symbol is a potential
678 ;;; number or has evil characters in it.
679 (defun symbol-quotep (name)
680   (declare (simple-string name))
681   (macrolet ((advance (tag &optional (at-end t))
682                `(progn
683                  (when (= index len)
684                    ,(if at-end '(go TEST-SIGN) '(return nil)))
685                  (setq current (schar name index)
686                        code (char-code current)
687                        bits (aref attributes code))
688                  (incf index)
689                  (go ,tag)))
690              (test (&rest attributes)
691                 `(not (zerop
692                        (the fixnum
693                             (logand
694                              (logior ,@(mapcar
695                                         (lambda (x)
696                                           (or (cdr (assoc x
697                                                           *attribute-names*))
698                                               (error "Blast!")))
699                                         attributes))
700                              bits)))))
701              (digitp ()
702                `(< (the fixnum (aref bases code)) base)))
703
704     (prog ((len (length name))
705            (attributes *character-attributes*)
706            (bases *digit-bases*)
707            (base *print-base*)
708            (letter-attribute
709             (case (readtable-case *readtable*)
710               (:upcase uppercase-attribute)
711               (:downcase lowercase-attribute)
712               (t (logior lowercase-attribute uppercase-attribute))))
713            (index 0)
714            (bits 0)
715            (code 0)
716            current)
717       (declare (fixnum len base index bits code))
718       (advance START t)
719
720      TEST-SIGN ; At end, see whether it is a sign...
721       (return (not (test sign)))
722
723      OTHER ; not potential number, see whether funny chars...
724       (let ((mask (logxor (logior lowercase-attribute uppercase-attribute
725                                   funny-attribute)
726                           letter-attribute)))
727         (do ((i (1- index) (1+ i)))
728             ((= i len) (return-from symbol-quotep nil))
729           (unless (zerop (logand (aref attributes (char-code (schar name i)))
730                                  mask))
731             (return-from symbol-quotep t))))
732
733      START
734       (when (digitp)
735         (if (test letter)
736             (advance LAST-DIGIT-ALPHA)
737             (advance DIGIT)))
738       (when (test letter number other slash) (advance OTHER nil))
739       (when (char= current #\.) (advance DOT-FOUND))
740       (when (test sign extension) (advance START-STUFF nil))
741       (return t)
742
743      DOT-FOUND ; leading dots...
744       (when (test letter) (advance START-DOT-MARKER nil))
745       (when (digitp) (advance DOT-DIGIT))
746       (when (test number other) (advance OTHER nil))
747       (when (test extension slash sign) (advance START-DOT-STUFF nil))
748       (when (char= current #\.) (advance DOT-FOUND))
749       (return t)
750
751      START-STUFF ; leading stuff before any dot or digit
752       (when (digitp)
753         (if (test letter)
754             (advance LAST-DIGIT-ALPHA)
755             (advance DIGIT)))
756       (when (test number other) (advance OTHER nil))
757       (when (test letter) (advance START-MARKER nil))
758       (when (char= current #\.) (advance START-DOT-STUFF nil))
759       (when (test sign extension slash) (advance START-STUFF nil))
760       (return t)
761
762      START-MARKER ; number marker in leading stuff...
763       (when (test letter) (advance OTHER nil))
764       (go START-STUFF)
765
766      START-DOT-STUFF ; leading stuff containing dot without digit...
767       (when (test letter) (advance START-DOT-STUFF nil))
768       (when (digitp) (advance DOT-DIGIT))
769       (when (test sign extension dot slash) (advance START-DOT-STUFF nil))
770       (when (test number other) (advance OTHER nil))
771       (return t)
772
773      START-DOT-MARKER ; number marker in leading stuff with dot..
774       ;; leading stuff containing dot without digit followed by letter...
775       (when (test letter) (advance OTHER nil))
776       (go START-DOT-STUFF)
777
778      DOT-DIGIT ; in a thing with dots...
779       (when (test letter) (advance DOT-MARKER))
780       (when (digitp) (advance DOT-DIGIT))
781       (when (test number other) (advance OTHER nil))
782       (when (test sign extension dot slash) (advance DOT-DIGIT))
783       (return t)
784
785      DOT-MARKER ; number marker in number with dot...
786       (when (test letter) (advance OTHER nil))
787       (go DOT-DIGIT)
788
789      LAST-DIGIT-ALPHA ; previous char is a letter digit...
790       (when (or (digitp) (test sign slash))
791         (advance ALPHA-DIGIT))
792       (when (test letter number other dot) (advance OTHER nil))
793       (return t)
794
795      ALPHA-DIGIT ; seen a digit which is a letter...
796       (when (or (digitp) (test sign slash))
797         (if (test letter)
798             (advance LAST-DIGIT-ALPHA)
799             (advance ALPHA-DIGIT)))
800       (when (test letter) (advance ALPHA-MARKER))
801       (when (test number other dot) (advance OTHER nil))
802       (return t)
803
804      ALPHA-MARKER ; number marker in number with alpha digit...
805       (when (test letter) (advance OTHER nil))
806       (go ALPHA-DIGIT)
807
808      DIGIT ; seen only ordinary (non-alphabetic) numeric digits...
809       (when (digitp)
810         (if (test letter)
811             (advance ALPHA-DIGIT)
812             (advance DIGIT)))
813       (when (test number other) (advance OTHER nil))
814       (when (test letter) (advance MARKER))
815       (when (test extension slash sign) (advance DIGIT))
816       (when (char= current #\.) (advance DOT-DIGIT))
817       (return t)
818
819      MARKER ; number marker in a numeric number...
820       (when (test letter) (advance OTHER nil))
821       (go DIGIT))))
822 \f
823 ;;;; *INTERNAL-SYMBOL-OUTPUT-FUNCTION*
824 ;;;;
825 ;;;; Case hackery. These functions are stored in
826 ;;;; *INTERNAL-SYMBOL-OUTPUT-FUNCTION* according to the values of
827 ;;;; *PRINT-CASE* and READTABLE-CASE.
828
829 ;;; called when:
830 ;;; READTABLE-CASE      *PRINT-CASE*
831 ;;; :UPCASE             :UPCASE
832 ;;; :DOWNCASE           :DOWNCASE
833 ;;; :PRESERVE           any
834 (defun output-preserve-symbol (pname stream)
835   (declare (simple-string pname))
836   (write-string pname stream))
837
838 ;;; called when:
839 ;;; READTABLE-CASE      *PRINT-CASE*
840 ;;; :UPCASE             :DOWNCASE
841 (defun output-lowercase-symbol (pname stream)
842   (declare (simple-string pname))
843   (dotimes (index (length pname))
844     (let ((char (schar pname index)))
845       (write-char (char-downcase char) stream))))
846
847 ;;; called when:
848 ;;; READTABLE-CASE      *PRINT-CASE*
849 ;;; :DOWNCASE           :UPCASE
850 (defun output-uppercase-symbol (pname stream)
851   (declare (simple-string pname))
852   (dotimes (index (length pname))
853     (let ((char (schar pname index)))
854       (write-char (char-upcase char) stream))))
855
856 ;;; called when:
857 ;;; READTABLE-CASE      *PRINT-CASE*
858 ;;; :UPCASE             :CAPITALIZE
859 ;;; :DOWNCASE           :CAPITALIZE
860 (defun output-capitalize-symbol (pname stream)
861   (declare (simple-string pname))
862   (let ((prev-not-alpha t)
863         (up (eq (readtable-case *readtable*) :upcase)))
864     (dotimes (i (length pname))
865       (let ((char (char pname i)))
866         (write-char (if up
867                         (if (or prev-not-alpha (lower-case-p char))
868                             char
869                             (char-downcase char))
870                         (if prev-not-alpha
871                             (char-upcase char)
872                             char))
873                     stream)
874         (setq prev-not-alpha (not (alpha-char-p char)))))))
875
876 ;;; called when:
877 ;;; READTABLE-CASE      *PRINT-CASE*
878 ;;; :INVERT             any
879 (defun output-invert-symbol (pname stream)
880   (declare (simple-string pname))
881   (let ((all-upper t)
882         (all-lower t))
883     (dotimes (i (length pname))
884       (let ((ch (schar pname i)))
885         (when (both-case-p ch)
886           (if (upper-case-p ch)
887               (setq all-lower nil)
888               (setq all-upper nil)))))
889     (cond (all-upper (output-lowercase-symbol pname stream))
890           (all-lower (output-uppercase-symbol pname stream))
891           (t
892            (write-string pname stream)))))
893
894 #|
895 (defun test1 ()
896   (let ((*readtable* (copy-readtable nil)))
897     (format t "READTABLE-CASE  Input   Symbol-name~@
898                ----------------------------------~%")
899     (dolist (readtable-case '(:upcase :downcase :preserve :invert))
900       (setf (readtable-case *readtable*) readtable-case)
901       (dolist (input '("ZEBRA" "Zebra" "zebra"))
902         (format t "~&:~A~16T~A~24T~A"
903                 (string-upcase readtable-case)
904                 input
905                 (symbol-name (read-from-string input)))))))
906
907 (defun test2 ()
908   (let ((*readtable* (copy-readtable nil)))
909     (format t "READTABLE-CASE  *PRINT-CASE*  Symbol-name  Output  Princ~@
910                --------------------------------------------------------~%")
911     (dolist (readtable-case '(:upcase :downcase :preserve :invert))
912       (setf (readtable-case *readtable*) readtable-case)
913       (dolist (*print-case* '(:upcase :downcase :capitalize))
914         (dolist (symbol '(|ZEBRA| |Zebra| |zebra|))
915           (format t "~&:~A~15T:~A~29T~A~42T~A~50T~A"
916                   (string-upcase readtable-case)
917                   (string-upcase *print-case*)
918                   (symbol-name symbol)
919                   (prin1-to-string symbol)
920                   (princ-to-string symbol)))))))
921 |#
922 \f
923 ;;;; recursive objects
924
925 (defun output-list (list stream)
926   (descend-into (stream)
927     (write-char #\( stream)
928     (let ((length 0)
929           (list list))
930       (loop
931         (punt-print-if-too-long length stream)
932         (output-object (pop list) stream)
933         (unless list
934           (return))
935         (when (or (atom list) (check-for-circularity list))
936           (write-string " . " stream)
937           (output-object list stream)
938           (return))
939         (write-char #\space stream)
940         (incf length)))
941     (write-char #\) stream)))
942
943 (defun output-vector (vector stream)
944   (declare (vector vector))
945   (cond ((stringp vector)
946          (cond ((or *print-escape* *print-readably*)
947                 (write-char #\" stream)
948                 (quote-string vector stream)
949                 (write-char #\" stream))
950                (t
951                 (write-string vector stream))))
952         ((not (or *print-array* *print-readably*))
953          (output-terse-array vector stream))
954         ((bit-vector-p vector)
955          (write-string "#*" stream)
956          (dovector (bit vector)
957            ;; (Don't use OUTPUT-OBJECT here, since this code
958            ;; has to work for all possible *PRINT-BASE* values.)
959            (write-char (if (zerop bit) #\0 #\1) stream)))
960         (t
961          (when (and *print-readably*
962                     (not (eq (array-element-type vector) t)))
963            (error 'print-not-readable :object vector))
964          (descend-into (stream)
965                        (write-string "#(" stream)
966                        (dotimes (i (length vector))
967                          (unless (zerop i)
968                            (write-char #\space stream))
969                          (punt-print-if-too-long i stream)
970                          (output-object (aref vector i) stream))
971                        (write-string ")" stream)))))
972
973 ;;; This function outputs a string quoting characters sufficiently
974 ;;; so that someone can read it in again. Basically, put a slash in
975 ;;; front of an character satisfying NEEDS-SLASH-P.
976 (defun quote-string (string stream)
977   (macrolet ((needs-slash-p (char)
978                ;; KLUDGE: We probably should look at the readtable, but just do
979                ;; this for now. [noted by anonymous long ago] -- WHN 19991130
980                `(or (char= ,char #\\)
981                  (char= ,char #\"))))
982     (with-array-data ((data string) (start) (end (length string)))
983       (do ((index start (1+ index)))
984           ((>= index end))
985         (let ((char (schar data index)))
986           (when (needs-slash-p char) (write-char #\\ stream))
987           (write-char char stream))))))
988
989 ;;; Output the printed representation of any array in either the #< or #A
990 ;;; form.
991 (defun output-array (array stream)
992   (if (or *print-array* *print-readably*)
993       (output-array-guts array stream)
994       (output-terse-array array stream)))
995
996 ;;; Output the abbreviated #< form of an array.
997 (defun output-terse-array (array stream)
998   (let ((*print-level* nil)
999         (*print-length* nil))
1000     (print-unreadable-object (array stream :type t :identity t))))
1001
1002 ;;; Output the readable #A form of an array.
1003 (defun output-array-guts (array stream)
1004   (when (and *print-readably*
1005              (not (eq (array-element-type array) t)))
1006     (error 'print-not-readable :object array))
1007   (write-char #\# stream)
1008   (let ((*print-base* 10))
1009     (output-integer (array-rank array) stream))
1010   (write-char #\A stream)
1011   (with-array-data ((data array) (start) (end))
1012     (declare (ignore end))
1013     (sub-output-array-guts data (array-dimensions array) stream start)))
1014
1015 (defun sub-output-array-guts (array dimensions stream index)
1016   (declare (type (simple-array * (*)) array) (fixnum index))
1017   (cond ((null dimensions)
1018          (output-object (aref array index) stream))
1019         (t
1020          (descend-into (stream)
1021            (write-char #\( stream)
1022            (let* ((dimension (car dimensions))
1023                   (dimensions (cdr dimensions))
1024                   (count (reduce #'* dimensions)))
1025              (dotimes (i dimension)
1026                (unless (zerop i)
1027                  (write-char #\space stream))
1028                (punt-print-if-too-long i stream)
1029                (sub-output-array-guts array dimensions stream index)
1030                (incf index count)))
1031            (write-char #\) stream)))))
1032
1033 ;;; a trivial non-generic-function placeholder for PRINT-OBJECT, for
1034 ;;; use until CLOS is set up (at which time it will be replaced with
1035 ;;; the real generic function implementation)
1036 (defun print-object (instance stream)
1037   (default-structure-print instance stream *current-level*))
1038 \f
1039 ;;;; integer, ratio, and complex printing (i.e. everything but floats)
1040
1041 (defun output-integer (integer stream)
1042   ;; FIXME: This UNLESS form should be pulled out into something like
1043   ;; (SANE-PRINT-BASE), along the lines of (SANE-PACKAGE) for the
1044   ;; *PACKAGE* variable.
1045   (unless (and (fixnump *print-base*)
1046                (< 1 *print-base* 37))
1047     (let ((obase *print-base*))
1048       (setq *print-base* 10.)
1049       (error "~A is not a reasonable value for *PRINT-BASE*." obase)))
1050   (when (and (not (= *print-base* 10.))
1051              *print-radix*)
1052     ;; First print leading base information, if any.
1053     (write-char #\# stream)
1054     (write-char (case *print-base*
1055                   (2. #\b)
1056                   (8. #\o)
1057                   (16. #\x)
1058                   (T (let ((fixbase *print-base*)
1059                            (*print-base* 10.)
1060                            (*print-radix* ()))
1061                        (sub-output-integer fixbase stream))
1062                      #\r))
1063                 stream))
1064   ;; Then output a minus sign if the number is negative, then output
1065   ;; the absolute value of the number.
1066   (cond ((bignump integer) (print-bignum integer stream))
1067         ((< integer 0)
1068          (write-char #\- stream)
1069          (sub-output-integer (- integer) stream))
1070         (t
1071          (sub-output-integer integer stream)))
1072   ;; Print any trailing base information, if any.
1073   (if (and (= *print-base* 10.) *print-radix*)
1074       (write-char #\. stream)))
1075
1076 (defun sub-output-integer (integer stream)
1077   (let ((quotient ())
1078         (remainder ()))
1079     ;; Recurse until you have all the digits pushed on the stack.
1080     (if (not (zerop (multiple-value-setq (quotient remainder)
1081                       (truncate integer *print-base*))))
1082         (sub-output-integer quotient stream))
1083     ;; Then as each recursive call unwinds, turn the digit (in remainder)
1084     ;; into a character and output the character.
1085     (write-char (code-char (if (and (> remainder 9.)
1086                                     (> *print-base* 10.))
1087                                (+ (char-code #\A) (- remainder 10.))
1088                                (+ (char-code #\0) remainder)))
1089                 stream)))
1090 \f
1091 ;;;; bignum printing
1092
1093 ;;; *BASE-POWER* holds the number that we keep dividing into the
1094 ;;; bignum for each *print-base*. We want this number as close to
1095 ;;; *most-positive-fixnum* as possible, i.e. (floor (log
1096 ;;; most-positive-fixnum *print-base*)).
1097 (defparameter *base-power* (make-array 37 :initial-element nil))
1098
1099 ;;; *FIXNUM-POWER--1* holds the number of digits for each *PRINT-BASE*
1100 ;;; that fit in the corresponding *base-power*.
1101 (defparameter *fixnum-power--1* (make-array 37 :initial-element nil))
1102
1103 ;;; Print the bignum to the stream. We first generate the correct
1104 ;;; value for *base-power* and *fixnum-power--1* if we have not
1105 ;;; already. Then we call bignum-print-aux to do the printing.
1106 (defun print-bignum (big stream)
1107   (unless (aref *base-power* *print-base*)
1108     (do ((power-1 -1 (1+ power-1))
1109          (new-divisor *print-base* (* new-divisor *print-base*))
1110          (divisor 1 new-divisor))
1111         ((not (fixnump new-divisor))
1112          (setf (aref *base-power* *print-base*) divisor)
1113          (setf (aref *fixnum-power--1* *print-base*) power-1))))
1114   (bignum-print-aux (cond ((minusp big)
1115                            (write-char #\- stream)
1116                            (- big))
1117                           (t big))
1118                     (aref *base-power* *print-base*)
1119                     (aref *fixnum-power--1* *print-base*)
1120                     stream)
1121   big)
1122
1123 (defun bignum-print-aux (big divisor power-1 stream)
1124   (multiple-value-bind (newbig fix) (truncate big divisor)
1125     (if (fixnump newbig)
1126         (sub-output-integer newbig stream)
1127         (bignum-print-aux newbig divisor power-1 stream))
1128     (do ((zeros power-1 (1- zeros))
1129          (base-power *print-base* (* base-power *print-base*)))
1130         ((> base-power fix)
1131          (dotimes (i zeros) (write-char #\0 stream))
1132          (sub-output-integer fix stream)))))
1133
1134 (defun output-ratio (ratio stream)
1135   (when *print-radix*
1136     (write-char #\# stream)
1137     (case *print-base*
1138       (2 (write-char #\b stream))
1139       (8 (write-char #\o stream))
1140       (16 (write-char #\x stream))
1141       (t (write *print-base* :stream stream :radix nil :base 10)))
1142     (write-char #\r stream))
1143   (let ((*print-radix* nil))
1144     (output-integer (numerator ratio) stream)
1145     (write-char #\/ stream)
1146     (output-integer (denominator ratio) stream)))
1147
1148 (defun output-complex (complex stream)
1149   (write-string "#C(" stream)
1150   (output-object (realpart complex) stream)
1151   (write-char #\space stream)
1152   (output-object (imagpart complex) stream)
1153   (write-char #\) stream))
1154 \f
1155 ;;;; float printing
1156
1157 ;;; FLONUM-TO-STRING (and its subsidiary function FLOAT-STRING) does
1158 ;;; most of the work for all printing of floating point numbers in the
1159 ;;; printer and in FORMAT. It converts a floating point number to a
1160 ;;; string in a free or fixed format with no exponent. The
1161 ;;; interpretation of the arguments is as follows:
1162 ;;;
1163 ;;;     X       - The floating point number to convert, which must not be
1164 ;;;             negative.
1165 ;;;     WIDTH    - The preferred field width, used to determine the number
1166 ;;;             of fraction digits to produce if the FDIGITS parameter
1167 ;;;             is unspecified or NIL. If the non-fraction digits and the
1168 ;;;             decimal point alone exceed this width, no fraction digits
1169 ;;;             will be produced unless a non-NIL value of FDIGITS has been
1170 ;;;             specified. Field overflow is not considerd an error at this
1171 ;;;             level.
1172 ;;;     FDIGITS  - The number of fractional digits to produce. Insignificant
1173 ;;;             trailing zeroes may be introduced as needed. May be
1174 ;;;             unspecified or NIL, in which case as many digits as possible
1175 ;;;             are generated, subject to the constraint that there are no
1176 ;;;             trailing zeroes.
1177 ;;;     SCALE    - If this parameter is specified or non-NIL, then the number
1178 ;;;             printed is (* x (expt 10 scale)). This scaling is exact,
1179 ;;;             and cannot lose precision.
1180 ;;;     FMIN     - This parameter, if specified or non-NIL, is the minimum
1181 ;;;             number of fraction digits which will be produced, regardless
1182 ;;;             of the value of WIDTH or FDIGITS. This feature is used by
1183 ;;;             the ~E format directive to prevent complete loss of
1184 ;;;             significance in the printed value due to a bogus choice of
1185 ;;;             scale factor.
1186 ;;;
1187 ;;; Most of the optional arguments are for the benefit for FORMAT and are not
1188 ;;; used by the printer.
1189 ;;;
1190 ;;; Returns:
1191 ;;; (VALUES DIGIT-STRING DIGIT-LENGTH LEADING-POINT TRAILING-POINT DECPNT)
1192 ;;; where the results have the following interpretation:
1193 ;;;
1194 ;;;     DIGIT-STRING    - The decimal representation of X, with decimal point.
1195 ;;;     DIGIT-LENGTH    - The length of the string DIGIT-STRING.
1196 ;;;     LEADING-POINT   - True if the first character of DIGIT-STRING is the
1197 ;;;                    decimal point.
1198 ;;;     TRAILING-POINT  - True if the last character of DIGIT-STRING is the
1199 ;;;                    decimal point.
1200 ;;;     POINT-POS       - The position of the digit preceding the decimal
1201 ;;;                    point. Zero indicates point before first digit.
1202 ;;;
1203 ;;; NOTE: FLONUM-TO-STRING goes to a lot of trouble to guarantee
1204 ;;; accuracy. Specifically, the decimal number printed is the closest
1205 ;;; possible approximation to the true value of the binary number to
1206 ;;; be printed from among all decimal representations with the same
1207 ;;; number of digits. In free-format output, i.e. with the number of
1208 ;;; digits unconstrained, it is guaranteed that all the information is
1209 ;;; preserved, so that a properly- rounding reader can reconstruct the
1210 ;;; original binary number, bit-for-bit, from its printed decimal
1211 ;;; representation. Furthermore, only as many digits as necessary to
1212 ;;; satisfy this condition will be printed.
1213 ;;;
1214 ;;; FLOAT-STRING actually generates the digits for positive numbers.
1215 ;;; The algorithm is essentially that of algorithm Dragon4 in "How to
1216 ;;; Print Floating-Point Numbers Accurately" by Steele and White. The
1217 ;;; current (draft) version of this paper may be found in
1218 ;;; [CMUC]<steele>tradix.press. DO NOT EVEN THINK OF ATTEMPTING TO
1219 ;;; UNDERSTAND THIS CODE WITHOUT READING THE PAPER!
1220
1221 (defvar *digits* "0123456789")
1222
1223 (defun flonum-to-string (x &optional width fdigits scale fmin)
1224   (cond ((zerop x)
1225          ;; Zero is a special case which FLOAT-STRING cannot handle.
1226          (if fdigits
1227              (let ((s (make-string (1+ fdigits) :initial-element #\0)))
1228                (setf (schar s 0) #\.)
1229                (values s (length s) t (zerop fdigits) 0))
1230              (values "." 1 t t 0)))
1231         (t
1232          (multiple-value-bind (sig exp) (integer-decode-float x)
1233            (let* ((precision (float-precision x))
1234                   (digits (float-digits x))
1235                   (fudge (- digits precision))
1236                   (width (if width (max width 1) nil)))
1237            (float-string (ash sig (- fudge)) (+ exp fudge) precision width
1238                          fdigits scale fmin))))))
1239
1240 (defun float-string (fraction exponent precision width fdigits scale fmin)
1241   (let ((r fraction) (s 1) (m- 1) (m+ 1) (k 0)
1242         (digits 0) (decpnt 0) (cutoff nil) (roundup nil) u low high
1243         (digit-string (make-array 50
1244                                   :element-type 'base-char
1245                                   :fill-pointer 0
1246                                   :adjustable t)))
1247     ;; Represent fraction as r/s, error bounds as m+/s and m-/s.
1248     ;; Rational arithmetic avoids loss of precision in subsequent
1249     ;; calculations.
1250     (cond ((> exponent 0)
1251            (setq r (ash fraction exponent))
1252            (setq m- (ash 1 exponent))
1253            (setq m+ m-))
1254           ((< exponent 0)
1255            (setq s (ash 1 (- exponent)))))
1256     ;; Adjust the error bounds m+ and m- for unequal gaps.
1257     (when (= fraction (ash 1 precision))
1258       (setq m+ (ash m+ 1))
1259       (setq r (ash r 1))
1260       (setq s (ash s 1)))
1261     ;; Scale value by requested amount, and update error bounds.
1262     (when scale
1263       (if (minusp scale)
1264           (let ((scale-factor (expt 10 (- scale))))
1265             (setq s (* s scale-factor)))
1266           (let ((scale-factor (expt 10 scale)))
1267             (setq r (* r scale-factor))
1268             (setq m+ (* m+ scale-factor))
1269             (setq m- (* m- scale-factor)))))
1270     ;; Scale r and s and compute initial k, the base 10 logarithm of r.
1271     (do ()
1272         ((>= r (ceiling s 10)))
1273       (decf k)
1274       (setq r (* r 10))
1275       (setq m- (* m- 10))
1276       (setq m+ (* m+ 10)))
1277     (do ()(nil)
1278       (do ()
1279           ((< (+ (ash r 1) m+) (ash s 1)))
1280         (setq s (* s 10))
1281         (incf k))
1282       ;; Determine number of fraction digits to generate.
1283       (cond (fdigits
1284              ;; Use specified number of fraction digits.
1285              (setq cutoff (- fdigits))
1286              ;;don't allow less than fmin fraction digits
1287              (if (and fmin (> cutoff (- fmin))) (setq cutoff (- fmin))))
1288             (width
1289              ;; Use as many fraction digits as width will permit but
1290              ;; force at least fmin digits even if width will be
1291              ;; exceeded.
1292              (if (< k 0)
1293                  (setq cutoff (- 1 width))
1294                  (setq cutoff (1+ (- k width))))
1295              (if (and fmin (> cutoff (- fmin))) (setq cutoff (- fmin)))))
1296       ;; If we decided to cut off digit generation before precision
1297       ;; has been exhausted, rounding the last digit may cause a carry
1298       ;; propagation. We can prevent this, preserving left-to-right
1299       ;; digit generation, with a few magical adjustments to m- and
1300       ;; m+. Of course, correct rounding is also preserved.
1301       (when (or fdigits width)
1302         (let ((a (- cutoff k))
1303               (y s))
1304           (if (>= a 0)
1305               (dotimes (i a) (setq y (* y 10)))
1306               (dotimes (i (- a)) (setq y (ceiling y 10))))
1307           (setq m- (max y m-))
1308           (setq m+ (max y m+))
1309           (when (= m+ y) (setq roundup t))))
1310       (when (< (+ (ash r 1) m+) (ash s 1)) (return)))
1311     ;; Zero-fill before fraction if no integer part.
1312     (when (< k 0)
1313       (setq decpnt digits)
1314       (vector-push-extend #\. digit-string)
1315       (dotimes (i (- k))
1316         (incf digits) (vector-push-extend #\0 digit-string)))
1317     ;; Generate the significant digits.
1318     (do ()(nil)
1319       (decf k)
1320       (when (= k -1)
1321         (vector-push-extend #\. digit-string)
1322         (setq decpnt digits))
1323       (multiple-value-setq (u r) (truncate (* r 10) s))
1324       (setq m- (* m- 10))
1325       (setq m+ (* m+ 10))
1326       (setq low (< (ash r 1) m-))
1327       (if roundup
1328           (setq high (>= (ash r 1) (- (ash s 1) m+)))
1329           (setq high (> (ash r 1) (- (ash s 1) m+))))
1330       ;; Stop when either precision is exhausted or we have printed as
1331       ;; many fraction digits as permitted.
1332       (when (or low high (and cutoff (<= k cutoff))) (return))
1333       (vector-push-extend (char *digits* u) digit-string)
1334       (incf digits))
1335     ;; If cutoff occurred before first digit, then no digits are
1336     ;; generated at all.
1337     (when (or (not cutoff) (>= k cutoff))
1338       ;; Last digit may need rounding
1339       (vector-push-extend (char *digits*
1340                                 (cond ((and low (not high)) u)
1341                                       ((and high (not low)) (1+ u))
1342                                       (t (if (<= (ash r 1) s) u (1+ u)))))
1343                           digit-string)
1344       (incf digits))
1345     ;; Zero-fill after integer part if no fraction.
1346     (when (>= k 0)
1347       (dotimes (i k) (incf digits) (vector-push-extend #\0 digit-string))
1348       (vector-push-extend #\. digit-string)
1349       (setq decpnt digits))
1350     ;; Add trailing zeroes to pad fraction if fdigits specified.
1351     (when fdigits
1352       (dotimes (i (- fdigits (- digits decpnt)))
1353         (incf digits)
1354         (vector-push-extend #\0 digit-string)))
1355     ;; all done
1356     (values digit-string (1+ digits) (= decpnt 0) (= decpnt digits) decpnt)))
1357
1358 ;;; Given a non-negative floating point number, SCALE-EXPONENT returns
1359 ;;; a new floating point number Z in the range (0.1, 1.0] and an
1360 ;;; exponent E such that Z * 10^E is (approximately) equal to the
1361 ;;; original number. There may be some loss of precision due the
1362 ;;; floating point representation. The scaling is always done with
1363 ;;; long float arithmetic, which helps printing of lesser precisions
1364 ;;; as well as avoiding generic arithmetic.
1365 ;;;
1366 ;;; When computing our initial scale factor using EXPT, we pull out
1367 ;;; part of the computation to avoid over/under flow. When
1368 ;;; denormalized, we must pull out a large factor, since there is more
1369 ;;; negative exponent range than positive range.
1370 (defun scale-exponent (original-x)
1371   (let* ((x (coerce original-x 'long-float)))
1372     (multiple-value-bind (sig exponent) (decode-float x)
1373       (declare (ignore sig))
1374       (if (= x 0.0l0)
1375           (values (float 0.0l0 original-x) 1)
1376           (let* ((ex (round (* exponent (log 2l0 10))))
1377                  (x (if (minusp ex)
1378                         (if (float-denormalized-p x)
1379                             #!-long-float
1380                             (* x 1.0l16 (expt 10.0l0 (- (- ex) 16)))
1381                             #!+long-float
1382                             (* x 1.0l18 (expt 10.0l0 (- (- ex) 18)))
1383                             (* x 10.0l0 (expt 10.0l0 (- (- ex) 1))))
1384                         (/ x 10.0l0 (expt 10.0l0 (1- ex))))))
1385             (do ((d 10.0l0 (* d 10.0l0))
1386                  (y x (/ x d))
1387                  (ex ex (1+ ex)))
1388                 ((< y 1.0l0)
1389                  (do ((m 10.0l0 (* m 10.0l0))
1390                       (z y (* y m))
1391                       (ex ex (1- ex)))
1392                      ((>= z 0.1l0)
1393                       (values (float z original-x) ex))))))))))
1394 \f
1395 ;;;; entry point for the float printer
1396
1397 ;;; the float printer as called by PRINT, PRIN1, PRINC, etc. The
1398 ;;; argument is printed free-format, in either exponential or
1399 ;;; non-exponential notation, depending on its magnitude.
1400 ;;;
1401 ;;; NOTE: When a number is to be printed in exponential format, it is
1402 ;;; scaled in floating point. Since precision may be lost in this
1403 ;;; process, the guaranteed accuracy properties of FLONUM-TO-STRING
1404 ;;; are lost. The difficulty is that FLONUM-TO-STRING performs
1405 ;;; extensive computations with integers of similar magnitude to that
1406 ;;; of the number being printed. For large exponents, the bignums
1407 ;;; really get out of hand. If bignum arithmetic becomes reasonably
1408 ;;; fast and the exponent range is not too large, then it might become
1409 ;;; attractive to handle exponential notation with the same accuracy
1410 ;;; as non-exponential notation, using the method described in the
1411 ;;; Steele and White paper.
1412
1413 ;;; Print the appropriate exponent marker for X and the specified exponent.
1414 (defun print-float-exponent (x exp stream)
1415   (declare (type float x) (type integer exp) (type stream stream))
1416   (let ((*print-radix* nil)
1417         (plusp (plusp exp)))
1418     (if (typep x *read-default-float-format*)
1419         (unless (eql exp 0)
1420           (format stream "e~:[~;+~]~D" plusp exp))
1421         (format stream "~C~:[~;+~]~D"
1422                 (etypecase x
1423                   (single-float #\f)
1424                   (double-float #\d)
1425                   (short-float #\s)
1426                   (long-float #\L))
1427                 plusp exp))))
1428
1429 (defun output-float-infinity (x stream)
1430   (declare (float x) (stream stream))
1431   (cond (*read-eval*
1432          (write-string "#." stream))
1433         (*print-readably*
1434          (error 'print-not-readable :object x))
1435         (t
1436          (write-string "#<" stream)))
1437   (write-string "SB-EXT:" stream)
1438   (write-string (symbol-name (float-format-name x)) stream)
1439   (write-string (if (plusp x) "-POSITIVE-" "-NEGATIVE-")
1440                 stream)
1441   (write-string "INFINITY" stream)
1442   (unless *read-eval*
1443     (write-string ">" stream)))
1444
1445 (defun output-float-nan (x stream)
1446   (print-unreadable-object (x stream)
1447     (princ (float-format-name x) stream)
1448     (write-string (if (float-trapping-nan-p x) " trapping" " quiet") stream)
1449     (write-string " NaN" stream)))
1450
1451 ;;; the function called by OUTPUT-OBJECT to handle floats
1452 (defun output-float (x stream)
1453   (cond
1454    ((float-infinity-p x)
1455     (output-float-infinity x stream))
1456    ((float-nan-p x)
1457     (output-float-nan x stream))
1458    (t
1459     (let ((x (cond ((minusp (float-sign x))
1460                     (write-char #\- stream)
1461                     (- x))
1462                    (t
1463                     x))))
1464       (cond
1465        ((zerop x)
1466         (write-string "0.0" stream)
1467         (print-float-exponent x 0 stream))
1468        (t
1469         (output-float-aux x stream (float 1/1000 x) (float 10000000 x))))))))
1470 (defun output-float-aux (x stream e-min e-max)
1471   (if (and (>= x e-min) (< x e-max))
1472       ;; free format
1473       (multiple-value-bind (str len lpoint tpoint) (flonum-to-string x)
1474         (declare (ignore len))
1475         (when lpoint (write-char #\0 stream))
1476         (write-string str stream)
1477         (when tpoint (write-char #\0 stream))
1478         (print-float-exponent x 0 stream))
1479       ;; exponential format
1480       (multiple-value-bind (f ex) (scale-exponent x)
1481         (multiple-value-bind (str len lpoint tpoint)
1482             (flonum-to-string f nil nil 1)
1483           (declare (ignore len))
1484           (when lpoint (write-char #\0 stream))
1485           (write-string str stream)
1486           (when tpoint (write-char #\0 stream))
1487           ;; Subtract out scale factor of 1 passed to FLONUM-TO-STRING.
1488           (print-float-exponent x (1- ex) stream)))))
1489 \f
1490 ;;;; other leaf objects
1491
1492 ;;; If *PRINT-ESCAPE* is false, just do a WRITE-CHAR, otherwise output
1493 ;;; the character name or the character in the #\char format.
1494 (defun output-character (char stream)
1495   (if (or *print-escape* *print-readably*)
1496       (let ((name (char-name char)))
1497         (write-string "#\\" stream)
1498         (if name
1499             (quote-string name stream)
1500             (write-char char stream)))
1501       (write-char char stream)))
1502
1503 (defun output-sap (sap stream)
1504   (declare (type system-area-pointer sap))
1505   (cond (*read-eval*
1506          (format stream "#.(~S #X~8,'0X)" 'int-sap (sap-int sap)))
1507         (t
1508          (print-unreadable-object (sap stream)
1509            (format stream "system area pointer: #X~8,'0X" (sap-int sap))))))
1510
1511 (defun output-weak-pointer (weak-pointer stream)
1512   (declare (type weak-pointer weak-pointer))
1513   (print-unreadable-object (weak-pointer stream)
1514     (multiple-value-bind (value validp) (weak-pointer-value weak-pointer)
1515       (cond (validp
1516              (write-string "weak pointer: " stream)
1517              (write value :stream stream))
1518             (t
1519              (write-string "broken weak pointer" stream))))))
1520
1521 (defun output-code-component (component stream)
1522   (print-unreadable-object (component stream :identity t)
1523     (let ((dinfo (%code-debug-info component)))
1524       (cond ((eq dinfo :bogus-lra)
1525              (write-string "bogus code object" stream))
1526             (t
1527              (write-string "code object" stream)
1528              (when dinfo
1529                (write-char #\space stream)
1530                (output-object (sb!c::debug-info-name dinfo) stream)))))))
1531
1532 (defun output-lra (lra stream)
1533   (print-unreadable-object (lra stream :identity t)
1534     (write-string "return PC object" stream)))
1535
1536 (defun output-fdefn (fdefn stream)
1537   (print-unreadable-object (fdefn stream)
1538     (write-string "FDEFINITION object for " stream)
1539     (output-object (fdefn-name fdefn) stream)))
1540 \f
1541 ;;;; functions
1542
1543 ;;; Output OBJECT as using PRINT-OBJECT if it's a
1544 ;;; FUNCALLABLE-STANDARD-CLASS, or return NIL otherwise.
1545 ;;;
1546 ;;; The definition here is a simple temporary placeholder. It will be
1547 ;;; overwritten by a smarter version (capable of calling generic
1548 ;;; PRINT-OBJECT when appropriate) when CLOS is installed.
1549 (defun printed-as-clos-funcallable-standard-class (object stream)
1550   (declare (ignore object stream))
1551   nil)
1552
1553 (defun output-function (object stream)
1554   (let* ((*print-length* 3) ; in case we have to..
1555          (*print-level* 3)  ; ..print an interpreted function definition
1556          (name (cond ((find (function-subtype object)
1557                             #(#.sb!vm:closure-header-type
1558                               #.sb!vm:byte-code-closure-type))
1559                       "CLOSURE")
1560                      ((sb!eval::interpreted-function-p object)
1561                       (or (sb!eval::interpreted-function-%name object)
1562                           (sb!eval:interpreted-function-lambda-expression
1563                            object)))
1564                      ((find (function-subtype object)
1565                             #(#.sb!vm:function-header-type
1566                               #.sb!vm:closure-function-header-type))
1567                       (%function-name object))
1568                      (t 'no-name-available)))
1569          (identified-by-name-p (and (symbolp name)
1570                                     (fboundp name)
1571                                     (eq (fdefinition name) object))))
1572       (print-unreadable-object (object
1573                                 stream
1574                                 :identity (not identified-by-name-p))
1575         (prin1 'function stream)
1576         (unless (eq name 'no-name-available)
1577           (format stream " ~S" name)))))
1578 \f
1579 ;;;; catch-all for unknown things
1580
1581 (defun output-random (object stream)
1582   (print-unreadable-object (object stream :identity t)
1583     (let ((lowtag (get-lowtag object)))
1584       (case lowtag
1585         (#.sb!vm:other-pointer-type
1586           (let ((type (get-type object)))
1587             (case type
1588               (#.sb!vm:value-cell-header-type
1589                (write-string "value cell " stream)
1590                (output-object (sb!c:value-cell-ref object) stream))
1591               (t
1592                (write-string "unknown pointer object, type=" stream)
1593                (let ((*print-base* 16) (*print-radix* t))
1594                  (output-integer type stream))))))
1595         ((#.sb!vm:function-pointer-type
1596           #.sb!vm:instance-pointer-type
1597           #.sb!vm:list-pointer-type)
1598          (write-string "unknown pointer object, type=" stream))
1599         (t
1600          (case (get-type object)
1601            (#.sb!vm:unbound-marker-type
1602             (write-string "unbound marker" stream))
1603            (t
1604             (write-string "unknown immediate object, lowtag=" stream)
1605             (let ((*print-base* 2) (*print-radix* t))
1606               (output-integer lowtag stream))
1607             (write-string ", type=" stream)
1608             (let ((*print-base* 16) (*print-radix* t))
1609               (output-integer (get-type object) stream)))))))))