More meaningful error message for OPEN :IF-EXISTS :NEW-VERSION
[sbcl.git] / src / code / fd-stream.lisp
index 6e2b2b4..acf84b0 100644 (file)
 
 (in-package "SB!IMPL")
 
-;;;; buffer manipulation routines
+;;;; BUFFER
+;;;;
+;;;; Streams hold BUFFER objects, which contain a SAP, size of the
+;;;; memory area the SAP stands for (LENGTH bytes), and HEAD and TAIL
+;;;; indexes which delimit the "valid", or "active" area of the
+;;;; memory. HEAD is inclusive, TAIL is exclusive.
+;;;;
+;;;; Buffers get allocated lazily, and are recycled by returning them
+;;;; to the *AVAILABLE-BUFFERS* list. Every buffer has it's own
+;;;; finalizer, to take care of releasing the SAP memory when a stream
+;;;; is not properly closed.
+;;;;
+;;;; The code aims to provide a limited form of thread and interrupt
+;;;; safety: parallel writes and reads may lose output or input, cause
+;;;; interleaved IO, etc -- but they should not corrupt memory. The
+;;;; key to doing this is to read buffer state once, and update the
+;;;; state based on the read state:
+;;;;
+;;;; (let ((tail (buffer-tail buffer)))
+;;;;   ...
+;;;;   (setf (buffer-tail buffer) (+ tail n)))
+;;;;
+;;;; NOT
+;;;;
+;;;; (let ((tail (buffer-tail buffer)))
+;;;;   ...
+;;;;  (incf (buffer-tail buffer) n))
+;;;;
+
+(declaim (inline buffer-sap buffer-length buffer-head buffer-tail
+                 (setf buffer-head) (setf buffer-tail)))
+(defstruct (buffer (:constructor %make-buffer (sap length)))
+  (sap (missing-arg) :type system-area-pointer :read-only t)
+  (length (missing-arg) :type index :read-only t)
+  (head 0 :type index)
+  (tail 0 :type index))
 
-;;; FIXME: Is it really good to maintain this pool separate from the
-;;; GC and the C malloc logic?
 (defvar *available-buffers* ()
   #!+sb-doc
-  "List of available buffers. Each buffer is an sap pointing to
-  bytes-per-buffer of memory.")
+  "List of available buffers.")
 
-#!+sb-thread
-(defvar *available-buffers-mutex* (sb!thread:make-mutex
-                                   :name "lock for *AVAILABLE-BUFFERS*")
+(defvar *available-buffers-lock* (sb!thread:make-mutex
+                                  :name "lock for *AVAILABLE-BUFFERS*")
   #!+sb-doc
   "Mutex for access to *AVAILABLE-BUFFERS*.")
 
 (defmacro with-available-buffers-lock ((&optional) &body body)
-  ;; WITHOUT-INTERRUPTS because streams are low-level enough to be
+  ;; CALL-WITH-SYSTEM-MUTEX because streams are low-level enough to be
   ;; async signal safe, and in particular a C-c that brings up the
-  ;; debugger while holding the mutex would lose badly
-  `(without-interrupts
-    (sb!thread:with-mutex (*available-buffers-mutex*)
-      ,@body)))
+  ;; debugger while holding the mutex would lose badly.
+  `(sb!thread::with-system-mutex (*available-buffers-lock*)
+     ,@body))
 
-(defconstant bytes-per-buffer (* 4 1024)
+(defconstant +bytes-per-buffer+ (* 4 1024)
   #!+sb-doc
-  "Number of bytes per buffer.")
-
-;;; Return the next available buffer, creating one if necessary.
-#!-sb-fluid (declaim (inline next-available-buffer))
-(defun next-available-buffer ()
+  "Default number of bytes per buffer.")
+
+(defun alloc-buffer (&optional (size +bytes-per-buffer+))
+  ;; Don't want to allocate & unwind before the finalizer is in place.
+  (without-interrupts
+    (let* ((sap (allocate-system-memory size))
+           (buffer (%make-buffer sap size)))
+      (when (zerop (sap-int sap))
+        (error "Could not allocate ~D bytes for buffer." size))
+      (finalize buffer (lambda ()
+                         (deallocate-system-memory sap size))
+                :dont-save t)
+      buffer)))
+
+(defun get-buffer ()
+  ;; Don't go for the lock if there is nothing to be had -- sure,
+  ;; another thread might just release one before we get it, but that
+  ;; is not worth the cost of locking. Also release the lock before
+  ;; allocation, since it's going to take a while.
+  (if *available-buffers*
+      (or (with-available-buffers-lock ()
+            (pop *available-buffers*))
+          (alloc-buffer))
+      (alloc-buffer)))
+
+(declaim (inline reset-buffer))
+(defun reset-buffer (buffer)
+  (setf (buffer-head buffer) 0
+        (buffer-tail buffer) 0)
+  buffer)
+
+(defun release-buffer (buffer)
+  (reset-buffer buffer)
   (with-available-buffers-lock ()
-    (if *available-buffers*
-        (pop *available-buffers*)
-        (allocate-system-memory bytes-per-buffer))))
+    (push buffer *available-buffers*)))
+
+;;; This is a separate buffer management function, as it wants to be
+;;; clever about locking -- grabbing the lock just once.
+(defun release-fd-stream-buffers (fd-stream)
+  (let ((ibuf (fd-stream-ibuf fd-stream))
+        (obuf (fd-stream-obuf fd-stream))
+        (queue (loop for item in (fd-stream-output-queue fd-stream)
+                       when (buffer-p item)
+                       collect (reset-buffer item))))
+    (when ibuf
+      (push (reset-buffer ibuf) queue))
+    (when obuf
+      (push (reset-buffer obuf) queue))
+    ;; ...so, anything found?
+    (when queue
+      ;; detach from stream
+      (setf (fd-stream-ibuf fd-stream) nil
+            (fd-stream-obuf fd-stream) nil
+            (fd-stream-output-queue fd-stream) nil)
+      ;; splice to *available-buffers*
+      (with-available-buffers-lock ()
+        (setf *available-buffers* (nconc queue *available-buffers*))))))
 \f
 ;;;; the FD-STREAM structure
 
   ;; the type of element being transfered
   (element-type 'base-char)
   ;; the Unix file descriptor
-  (fd -1 :type fixnum)
+  (fd -1 :type #!-win32 fixnum #!+win32 sb!vm:signed-word)
+  ;; What do we know about the FD?
+  (fd-type :unknown :type keyword)
   ;; controls when the output buffer is flushed
   (buffering :full :type (member :full :line :none))
   ;; controls whether the input buffer must be cleared before output
   ;; sources where input and output aren't related).  non-NIL means
   ;; don't clear input buffer.
   (dual-channel-p nil)
-  ;; character position (if known)
-  (char-pos nil :type (or index null))
+  ;; character position if known -- this may run into bignums, but
+  ;; we probably should flip it into null then for efficiency's sake...
+  (char-pos nil :type (or unsigned-byte null))
   ;; T if input is waiting on FD. :EOF if we hit EOF.
   (listen nil :type (member nil t :eof))
+  ;; T if serve-event is allowed when this stream blocks
+  (serve-events nil :type boolean)
 
   ;; the input buffer
-  (unread nil)
-  (ibuf-sap nil :type (or system-area-pointer null))
-  (ibuf-length nil :type (or index null))
-  (ibuf-head 0 :type index)
-  (ibuf-tail 0 :type index)
+  (instead (make-array 0 :element-type 'character :adjustable t :fill-pointer t) :type (array character (*)))
+  (ibuf nil :type (or buffer null))
+  (eof-forced-p nil :type (member t nil))
 
   ;; the output buffer
-  (obuf-sap nil :type (or system-area-pointer null))
-  (obuf-length nil :type (or index null))
-  (obuf-tail 0 :type index)
+  (obuf nil :type (or buffer null))
 
   ;; output flushed, but not written due to non-blocking io?
-  (output-later nil)
+  (output-queue nil)
   (handler nil)
-  ;; timeout specified for this stream, or NIL if none
-  (timeout nil :type (or index null))
+  ;; timeout specified for this stream as seconds or NIL if none
+  (timeout nil :type (or single-float null))
   ;; pathname of the file this stream is opened to (returned by PATHNAME)
   (pathname nil :type (or pathname null))
-  (external-format :default)
-  (output-bytes #'ill-out :type function))
+  ;; Not :DEFAULT, because we want to match CHAR-SIZE!
+  (external-format :latin-1)
+  ;; fixed width, or function to call with a character
+  (char-size 1 :type (or fixnum function))
+  (output-bytes #'ill-out :type function)
+  ;; a boolean indicating whether the stream is bivalent.  For
+  ;; internal use only.
+  (bivalent-p nil :type boolean))
 (def!method print-object ((fd-stream fd-stream) stream)
   (declare (type stream stream))
   (print-unreadable-object (fd-stream stream :type t :identity t)
     (format stream "for ~S" (fd-stream-name fd-stream))))
 \f
+;;;; CORE OUTPUT FUNCTIONS
+
+;;; Buffer the section of THING delimited by START and END by copying
+;;; to output buffer(s) of stream.
+(defun buffer-output (stream thing start end)
+  (declare (index start end))
+  (when (< end start)
+    (error ":END before :START!"))
+  (when (> end start)
+    ;; Copy bytes from THING to buffers.
+    (flet ((copy-to-buffer (buffer tail count)
+             (declare (buffer buffer) (index tail count))
+             (aver (plusp count))
+             (let ((sap (buffer-sap buffer)))
+               (etypecase thing
+                 (system-area-pointer
+                  (system-area-ub8-copy thing start sap tail count))
+                 ((simple-unboxed-array (*))
+                  (copy-ub8-to-system-area thing start sap tail count))))
+             ;; Not INCF! If another thread has moved tail from under
+             ;; us, we don't want to accidentally increment tail
+             ;; beyond buffer-length.
+             (setf (buffer-tail buffer) (+ count tail))
+             (incf start count)))
+      (tagbody
+         ;; First copy is special: the buffer may already contain
+         ;; something, or be even full.
+         (let* ((obuf (fd-stream-obuf stream))
+                (tail (buffer-tail obuf))
+                (space (- (buffer-length obuf) tail)))
+           (when (plusp space)
+             (copy-to-buffer obuf tail (min space (- end start)))
+             (go :more-output-p)))
+       :flush-and-fill
+         ;; Later copies should always have an empty buffer, since
+         ;; they are freshly flushed, but if another thread is
+         ;; stomping on the same buffer that might not be the case.
+         (let* ((obuf (flush-output-buffer stream))
+                (tail (buffer-tail obuf))
+                (space (- (buffer-length obuf) tail)))
+           (copy-to-buffer obuf tail (min space (- end start))))
+       :more-output-p
+         (when (> end start)
+           (go :flush-and-fill))))))
+
+;;; Flush the current output buffer of the stream, ensuring that the
+;;; new buffer is empty. Returns (for convenience) the new output
+;;; buffer -- which may or may not be EQ to the old one. If the is no
+;;; queued output we try to write the buffer immediately -- otherwise
+;;; we queue it for later.
+(defun flush-output-buffer (stream)
+  (let ((obuf (fd-stream-obuf stream)))
+    (when obuf
+      (let ((head (buffer-head obuf))
+            (tail (buffer-tail obuf)))
+        (cond ((eql head tail)
+               ;; Buffer is already empty -- just ensure that is is
+               ;; set to zero as well.
+               (reset-buffer obuf))
+              ((fd-stream-output-queue stream)
+               ;; There is already stuff on the queue -- go directly
+               ;; there.
+               (aver (< head tail))
+               (%queue-and-replace-output-buffer stream))
+              (t
+               ;; Try a non-blocking write, if SERVE-EVENT is allowed, queue
+               ;; whatever is left over. Otherwise wait until we can write.
+               (aver (< head tail))
+               (synchronize-stream-output stream)
+               (loop
+                 (let ((length (- tail head)))
+                   (multiple-value-bind (count errno)
+                       (sb!unix:unix-write (fd-stream-fd stream) (buffer-sap obuf)
+                                           head length)
+                     (flet ((queue-or-wait ()
+                              (if (fd-stream-serve-events stream)
+                                  (return (%queue-and-replace-output-buffer stream))
+                                  (or (wait-until-fd-usable (fd-stream-fd stream) :output
+                                                            (fd-stream-timeout stream)
+                                                            nil)
+                                      (signal-timeout 'io-timeout
+                                                      :stream stream
+                                                      :direction :output
+                                                      :seconds (fd-stream-timeout stream))))))
+                        (cond ((eql count length)
+                               ;; Complete write -- we can use the same buffer.
+                               (return (reset-buffer obuf)))
+                              (count
+                               ;; Partial write -- update buffer status and
+                               ;; queue or wait.
+                               (incf head count)
+                               (setf (buffer-head obuf) head)
+                               (queue-or-wait))
+                              #!-win32
+                              ((eql errno sb!unix:ewouldblock)
+                               ;; Blocking, queue or wair.
+                               (queue-or-wait))
+                              ;; if interrupted on win32, just try again
+                              #!+win32 ((eql errno sb!unix:eintr))
+                              (t
+                               (simple-stream-perror "Couldn't write to ~s"
+                                                     stream errno)))))))))))))
+
+;;; Helper for FLUSH-OUTPUT-BUFFER -- returns the new buffer.
+(defun %queue-and-replace-output-buffer (stream)
+  (aver (fd-stream-serve-events stream))
+  (let ((queue (fd-stream-output-queue stream))
+        (later (list (or (fd-stream-obuf stream) (bug "Missing obuf."))))
+        (new (get-buffer)))
+    ;; Important: before putting the buffer on queue, give the stream
+    ;; a new one. If we get an interrupt and unwind losing the buffer
+    ;; is relatively OK, but having the same buffer in two places
+    ;; would be bad.
+    (setf (fd-stream-obuf stream) new)
+    (cond (queue
+           (nconc queue later))
+          (t
+           (setf (fd-stream-output-queue stream) later)))
+    (unless (fd-stream-handler stream)
+      (setf (fd-stream-handler stream)
+            (add-fd-handler (fd-stream-fd stream)
+                            :output
+                            (lambda (fd)
+                              (declare (ignore fd))
+                              (write-output-from-queue stream)))))
+    new))
+
+;;; This is called by the FD-HANDLER for the stream when output is
+;;; possible.
+(defun write-output-from-queue (stream)
+  (aver (fd-stream-serve-events stream))
+  (synchronize-stream-output stream)
+  (let (not-first-p)
+    (tagbody
+     :pop-buffer
+       (let* ((buffer (pop (fd-stream-output-queue stream)))
+              (head (buffer-head buffer))
+              (length (- (buffer-tail buffer) head)))
+         (declare (index head length))
+         (aver (>= length 0))
+         (multiple-value-bind (count errno)
+             (sb!unix:unix-write (fd-stream-fd stream) (buffer-sap buffer)
+                                 head length)
+           (cond ((eql count length)
+                  ;; Complete write, see if we can do another right
+                  ;; away, or remove the handler if we're done.
+                  (release-buffer buffer)
+                  (cond ((fd-stream-output-queue stream)
+                         (setf not-first-p t)
+                         (go :pop-buffer))
+                        (t
+                         (let ((handler (fd-stream-handler stream)))
+                           (aver handler)
+                           (setf (fd-stream-handler stream) nil)
+                           (remove-fd-handler handler)))))
+                 (count
+                  ;; Partial write. Update buffer status and requeue.
+                  (aver (< count length))
+                  ;; Do not use INCF! Another thread might have moved head.
+                  (setf (buffer-head buffer) (+ head count))
+                  (push buffer (fd-stream-output-queue stream)))
+                 (not-first-p
+                  ;; We tried to do multiple writes, and finally our
+                  ;; luck ran out. Requeue.
+                  (push buffer (fd-stream-output-queue stream)))
+                 (t
+                  ;; Could not write on the first try at all!
+                  #!+win32
+                  (simple-stream-perror "Couldn't write to ~S." stream errno)
+                  #!-win32
+                  (if (= errno sb!unix:ewouldblock)
+                      (bug "Unexpected blocking in WRITE-OUTPUT-FROM-QUEUE.")
+                      (simple-stream-perror "Couldn't write to ~S"
+                                            stream errno))))))))
+  nil)
+
+;;; Try to write THING directly to STREAM without buffering, if
+;;; possible. If direct write doesn't happen, buffer.
+(defun write-or-buffer-output (stream thing start end)
+  (declare (index start end))
+  (cond ((fd-stream-output-queue stream)
+         (buffer-output stream thing start end))
+        ((< end start)
+         (error ":END before :START!"))
+        ((> end start)
+         (let ((length (- end start)))
+           (synchronize-stream-output stream)
+           (multiple-value-bind (count errno)
+               (sb!unix:unix-write (fd-stream-fd stream) thing start length)
+             (cond ((eql count length)
+                    ;; Complete write -- done!
+                    )
+                   (count
+                    (aver (< count length))
+                    ;; Partial write -- buffer the rest.
+                    (buffer-output stream thing (+ start count) end))
+                   (t
+                    ;; Could not write -- buffer or error.
+                    #!+win32
+                    (simple-stream-perror "couldn't write to ~s" stream errno)
+                    #!-win32
+                    (if (= errno sb!unix:ewouldblock)
+                        (buffer-output stream thing start end)
+                        (simple-stream-perror "couldn't write to ~s" stream errno)))))))))
+
+;;; Deprecated -- can go away after 1.1 or so. Deprecated because
+;;; this is not something we want to export. Nikodemus thinks the
+;;; right thing is to support a low-level non-stream like IO layer,
+;;; akin to java.nio.
+(declaim (inline output-raw-bytes))
+(define-deprecated-function :late "1.0.8.16" output-raw-bytes write-sequence
+    (stream thing &optional start end)
+  (write-or-buffer-output stream thing (or start 0) (or end (length thing))))
+\f
 ;;;; output routines and related noise
 
 (defvar *output-routines* ()
          :format-arguments
          (list note-format (list pathname) (strerror errno))))
 
-(defun stream-decoding-error (stream octets)
-  (error 'stream-decoding-error
-         :stream stream
-         ;; FIXME: dunno how to get at OCTETS currently, or even if
-         ;; that's the right thing to report.
-         :octets octets))
-(defun stream-encoding-error (stream code)
-  (error 'stream-encoding-error
-         :stream stream
+(defun c-string-encoding-error (external-format code)
+  (error 'c-string-encoding-error
+         :external-format external-format
          :code code))
+(defun c-string-decoding-error (external-format sap offset count)
+  (error 'c-string-decoding-error
+         :external-format external-format
+         :octets (sap-ref-octets sap offset count)))
 
 ;;; Returning true goes into end of file handling, false will enter another
 ;;; round of input buffer filling followed by re-entering character decode.
 (defun stream-decoding-error-and-handle (stream octet-count)
   (restart-case
-      (stream-decoding-error stream
-                             (let ((sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-                                   (head (fd-stream-ibuf-head stream)))
-                               (loop for i from 0 below octet-count
-                                     collect (sap-ref-8 sap (+ head i)))))
+      (error 'stream-decoding-error
+             :external-format (stream-external-format stream)
+             :stream stream
+             :octets (let ((buffer (fd-stream-ibuf stream)))
+                       (sap-ref-octets (buffer-sap buffer)
+                                       (buffer-head buffer)
+                                       octet-count)))
     (attempt-resync ()
       :report (lambda (stream)
                 (format stream
-                        "~@<Attempt to resync the stream at a character ~
+                        "~@<Attempt to resync the stream at a ~
                         character boundary and continue.~@:>"))
       (fd-stream-resync stream)
       nil)
     (force-end-of-file ()
       :report (lambda (stream)
                 (format stream "~@<Force an end of file.~@:>"))
-      t)))
+      (setf (fd-stream-eof-forced-p stream) t))
+    (input-replacement (string)
+      :report (lambda (stream)
+                (format stream "~@<Use string as replacement input, ~
+                               attempt to resync at a character ~
+                               boundary and continue.~@:>"))
+      :interactive (lambda ()
+                     (format *query-io* "~@<Enter a string: ~@:>")
+                     (finish-output *query-io*)
+                     (list (read *query-io*)))
+      (let ((string (reverse (string string)))
+            (instead (fd-stream-instead stream)))
+        (dotimes (i (length string))
+          (vector-push-extend (char string i) instead))
+        (fd-stream-resync stream)
+        (when (> (length string) 0)
+          (setf (fd-stream-listen stream) t)))
+      nil)))
 
 (defun stream-encoding-error-and-handle (stream code)
   (restart-case
-      (stream-encoding-error stream code)
+      (error 'stream-encoding-error
+             :external-format (stream-external-format stream)
+             :stream stream
+             :code code)
     (output-nothing ()
       :report (lambda (stream)
                 (format stream "~@<Skip output of this character.~@:>"))
+      (throw 'output-nothing nil))
+    (output-replacement (string)
+      :report (lambda (stream)
+                (format stream "~@<Output replacement string.~@:>"))
+      :interactive (lambda ()
+                     (format *query-io* "~@<Enter a string: ~@:>")
+                     (finish-output *query-io*)
+                     (list (read *query-io*)))
+      (let ((string (string string)))
+        (fd-sout stream (string string) 0 (length string)))
       (throw 'output-nothing nil))))
 
-;;; This is called by the server when we can write to the given file
-;;; descriptor. Attempt to write the data again. If it worked, remove
-;;; the data from the OUTPUT-LATER list. If it didn't work, something
-;;; is wrong.
-(defun frob-output-later (stream)
-  (let* ((stuff (pop (fd-stream-output-later stream)))
-         (base (car stuff))
-         (start (cadr stuff))
-         (end (caddr stuff))
-         (reuse-sap (cadddr stuff))
-         (length (- end start)))
-    (declare (type index start end length))
-    (multiple-value-bind (count errno)
-        (sb!unix:unix-write (fd-stream-fd stream)
-                            base
-                            start
-                            length)
-      (cond ((not count)
-             (if (= errno sb!unix:ewouldblock)
-                 (error "Write would have blocked, but SERVER told us to go.")
-                 (simple-stream-perror "couldn't write to ~S" stream errno)))
-            ((eql count length) ; Hot damn, it worked.
-             (when reuse-sap
-               (with-available-buffers-lock ()
-                 (push base *available-buffers*))))
-            ((not (null count)) ; sorta worked..
-             (push (list base
-                         (the index (+ start count))
-                         end)
-                   (fd-stream-output-later stream))))))
-  (unless (fd-stream-output-later stream)
-    (sb!sys:remove-fd-handler (fd-stream-handler stream))
-    (setf (fd-stream-handler stream) nil)))
-
-;;; Arange to output the string when we can write on the file descriptor.
-(defun output-later (stream base start end reuse-sap)
-  (cond ((null (fd-stream-output-later stream))
-         (setf (fd-stream-output-later stream)
-               (list (list base start end reuse-sap)))
-         (setf (fd-stream-handler stream)
-               (sb!sys:add-fd-handler (fd-stream-fd stream)
-                                      :output
-                                      (lambda (fd)
-                                        (declare (ignore fd))
-                                        (frob-output-later stream)))))
-        (t
-         (nconc (fd-stream-output-later stream)
-                (list (list base start end reuse-sap)))))
-  (when reuse-sap
-    (let ((new-buffer (next-available-buffer)))
-      (setf (fd-stream-obuf-sap stream) new-buffer)
-      (setf (fd-stream-obuf-length stream) bytes-per-buffer))))
-
-;;; Output the given noise. Check to see whether there are any pending
-;;; writes. If so, just queue this one. Otherwise, try to write it. If
-;;; this would block, queue it.
-(defun frob-output (stream base start end reuse-sap)
-  (declare (type fd-stream stream)
-           (type (or system-area-pointer (simple-array * (*))) base)
-           (type index start end))
-  (if (not (null (fd-stream-output-later stream))) ; something buffered.
-      (progn
-        (output-later stream base start end reuse-sap)
-        ;; ### check to see whether any of this noise can be output
-        )
-      (let ((length (- end start)))
-        (multiple-value-bind (count errno)
-            (sb!unix:unix-write (fd-stream-fd stream) base start length)
-          (cond ((not count)
-                 (if (= errno sb!unix:ewouldblock)
-                     (output-later stream base start end reuse-sap)
-                     (simple-stream-perror "couldn't write to ~S"
-                                           stream
-                                           errno)))
-                ((not (eql count length))
-                 (output-later stream base (the index (+ start count))
-                               end reuse-sap)))))))
-
-;;; Flush any data in the output buffer.
-(defun flush-output-buffer (stream)
-  (let ((length (fd-stream-obuf-tail stream)))
-    (unless (= length 0)
-      (frob-output stream (fd-stream-obuf-sap stream) 0 length t)
-      (setf (fd-stream-obuf-tail stream) 0))))
+(defun external-format-encoding-error (stream code)
+  (if (streamp stream)
+      (stream-encoding-error-and-handle stream code)
+      (c-string-encoding-error stream code)))
+
+(defun synchronize-stream-output (stream)
+  ;; If we're reading and writing on the same file, flush buffered
+  ;; input and rewind file position accordingly.
+  (unless (fd-stream-dual-channel-p stream)
+    (let ((adjust (nth-value 1 (flush-input-buffer stream))))
+      (unless (eql 0 adjust)
+        (sb!unix:unix-lseek (fd-stream-fd stream) (- adjust) sb!unix:l_incr)))))
+
+(defun fd-stream-output-finished-p (stream)
+  (let ((obuf (fd-stream-obuf stream)))
+    (or (not obuf)
+        (and (zerop (buffer-tail obuf))
+             (not (fd-stream-output-queue stream))))))
 
 (defmacro output-wrapper/variable-width ((stream size buffering restart)
                                          &body body)
-  (let ((stream-var (gensym)))
-    `(let ((,stream-var ,stream)
-           (size ,size))
+  (let ((stream-var (gensym "STREAM")))
+    `(let* ((,stream-var ,stream)
+            (obuf (fd-stream-obuf ,stream-var))
+            (tail (buffer-tail obuf))
+            (size ,size))
       ,(unless (eq (car buffering) :none)
-         `(when (< (fd-stream-obuf-length ,stream-var)
-                   (+ (fd-stream-obuf-tail ,stream-var)
-                       size))
-            (flush-output-buffer ,stream-var)))
+         `(when (< (buffer-length obuf) (+ tail size))
+            (setf obuf (flush-output-buffer ,stream-var)
+                  tail (buffer-tail obuf))))
       ,(unless (eq (car buffering) :none)
-         `(when (and (not (fd-stream-dual-channel-p ,stream-var))
-                     (> (fd-stream-ibuf-tail ,stream-var)
-                        (fd-stream-ibuf-head ,stream-var)))
-            (file-position ,stream-var (file-position ,stream-var))))
+         ;; FIXME: Why this here? Doesn't seem necessary.
+         `(synchronize-stream-output ,stream-var))
       ,(if restart
            `(catch 'output-nothing
               ,@body
-              (incf (fd-stream-obuf-tail ,stream-var) size))
+              (setf (buffer-tail obuf) (+ tail size)))
            `(progn
              ,@body
-             (incf (fd-stream-obuf-tail ,stream-var) size)))
+             (setf (buffer-tail obuf) (+ tail size))))
       ,(ecase (car buffering)
          (:none
           `(flush-output-buffer ,stream-var))
          (:line
-          `(when (eq (char-code byte) (char-code #\Newline))
+          `(when (eql byte #\Newline)
              (flush-output-buffer ,stream-var)))
          (:full))
     (values))))
 
 (defmacro output-wrapper ((stream size buffering restart) &body body)
-  (let ((stream-var (gensym)))
-    `(let ((,stream-var ,stream))
-      ,(unless (eq (car buffering) :none)
-         `(when (< (fd-stream-obuf-length ,stream-var)
-                   (+ (fd-stream-obuf-tail ,stream-var)
-                       ,size))
-            (flush-output-buffer ,stream-var)))
-      ,(unless (eq (car buffering) :none)
-         `(when (and (not (fd-stream-dual-channel-p ,stream-var))
-                     (> (fd-stream-ibuf-tail ,stream-var)
-                        (fd-stream-ibuf-head ,stream-var)))
-            (file-position ,stream-var (file-position ,stream-var))))
-      ,(if restart
-           `(catch 'output-nothing
-              ,@body
-              (incf (fd-stream-obuf-tail ,stream-var) ,size))
-           `(progn
-             ,@body
-             (incf (fd-stream-obuf-tail ,stream-var) ,size)))
-      ,(ecase (car buffering)
-         (:none
-          `(flush-output-buffer ,stream-var))
-         (:line
-          `(when (eq (char-code byte) (char-code #\Newline))
-             (flush-output-buffer ,stream-var)))
-         (:full))
-    (values))))
+  (let ((stream-var (gensym "STREAM")))
+    `(let* ((,stream-var ,stream)
+            (obuf (fd-stream-obuf ,stream-var))
+            (tail (buffer-tail obuf)))
+       ,(unless (eq (car buffering) :none)
+          `(when (< (buffer-length obuf) (+ tail ,size))
+             (setf obuf (flush-output-buffer ,stream-var)
+                   tail (buffer-tail obuf))))
+       ;; FIXME: Why this here? Doesn't seem necessary.
+       ,(unless (eq (car buffering) :none)
+          `(synchronize-stream-output ,stream-var))
+       ,(if restart
+            `(catch 'output-nothing
+               ,@body
+               (setf (buffer-tail obuf) (+ tail ,size)))
+            `(progn
+               ,@body
+               (setf (buffer-tail obuf) (+ tail ,size))))
+       ,(ecase (car buffering)
+          (:none
+           `(flush-output-buffer ,stream-var))
+          (:line
+           `(when (eql byte #\Newline)
+              (flush-output-buffer ,stream-var)))
+          (:full))
+       (values))))
 
 (defmacro def-output-routines/variable-width
     ((name-fmt size restart external-format &rest bufferings)
                      (intern (format nil name-fmt (string (car buffering))))))
                 `(progn
                    (defun ,function (stream byte)
+                     (declare (ignorable byte))
                      (output-wrapper/variable-width (stream ,size ,buffering ,restart)
                        ,@body))
                    (setf *output-routines*
                       (:none character)
                       (:line character)
                       (:full character))
-  (if (char= byte #\Newline)
+  (if (eql byte #\Newline)
       (setf (fd-stream-char-pos stream) 0)
       (incf (fd-stream-char-pos stream)))
-  (setf (sap-ref-8 (fd-stream-obuf-sap stream) (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf) tail)
         (char-code byte)))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-UNSIGNED-BYTE-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (unsigned-byte 8))
                       (:full (unsigned-byte 8)))
-  (setf (sap-ref-8 (fd-stream-obuf-sap stream) (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-SIGNED-BYTE-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (signed-byte 8))
                       (:full (signed-byte 8)))
-  (setf (signed-sap-ref-8 (fd-stream-obuf-sap stream)
-                          (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (signed-sap-ref-8 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-UNSIGNED-SHORT-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (unsigned-byte 16))
                       (:full (unsigned-byte 16)))
-  (setf (sap-ref-16 (fd-stream-obuf-sap stream) (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (sap-ref-16 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-SIGNED-SHORT-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (signed-byte 16))
                       (:full (signed-byte 16)))
-  (setf (signed-sap-ref-16 (fd-stream-obuf-sap stream)
-                           (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (signed-sap-ref-16 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-UNSIGNED-LONG-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (unsigned-byte 32))
                       (:full (unsigned-byte 32)))
-  (setf (sap-ref-32 (fd-stream-obuf-sap stream) (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (sap-ref-32 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
 (def-output-routines ("OUTPUT-SIGNED-LONG-~A-BUFFERED"
                       nil
                       (:none (signed-byte 32))
                       (:full (signed-byte 32)))
-  (setf (signed-sap-ref-32 (fd-stream-obuf-sap stream)
-                           (fd-stream-obuf-tail stream))
+  (setf (signed-sap-ref-32 (buffer-sap obuf) tail)
         byte))
 
-;;; Do the actual output. If there is space to buffer the string,
-;;; buffer it. If the string would normally fit in the buffer, but
-;;; doesn't because of other stuff in the buffer, flush the old noise
-;;; out of the buffer and put the string in it. Otherwise we have a
-;;; very long string, so just send it directly (after flushing the
-;;; buffer, of course).
-(defun output-raw-bytes (fd-stream thing &optional start end)
-  #!+sb-doc
-  "Output THING to FD-STREAM. THING can be any kind of vector or a SAP. If
-  THING is a SAP, END must be supplied (as length won't work)."
-  (let ((start (or start 0))
-        (end (or end (length (the (simple-array * (*)) thing)))))
-    (declare (type index start end))
-    (when (and (not (fd-stream-dual-channel-p fd-stream))
-               (> (fd-stream-ibuf-tail fd-stream)
-                  (fd-stream-ibuf-head fd-stream)))
-      (file-position fd-stream (file-position fd-stream)))
-    (let* ((len (fd-stream-obuf-length fd-stream))
-           (tail (fd-stream-obuf-tail fd-stream))
-           (space (- len tail))
-           (bytes (- end start))
-           (newtail (+ tail bytes)))
-      (cond ((minusp bytes) ; error case
-             (error ":END before :START!"))
-            ((zerop bytes)) ; easy case
-            ((<= bytes space)
-             (if (system-area-pointer-p thing)
-                 (system-area-ub8-copy thing start
-                                       (fd-stream-obuf-sap fd-stream)
-                                       tail
-                                       bytes)
-                 ;; FIXME: There should be some type checking somewhere to
-                 ;; verify that THING here is a vector, not just <not a SAP>.
-                 (copy-ub8-to-system-area thing start
-                                          (fd-stream-obuf-sap fd-stream)
-                                          tail
-                                          bytes))
-             (setf (fd-stream-obuf-tail fd-stream) newtail))
-            ((<= bytes len)
-             (flush-output-buffer fd-stream)
-             (if (system-area-pointer-p thing)
-                 (system-area-ub8-copy thing
-                                       start
-                                       (fd-stream-obuf-sap fd-stream)
-                                       0
-                                       bytes)
-                 ;; FIXME: There should be some type checking somewhere to
-                 ;; verify that THING here is a vector, not just <not a SAP>.
-                 (copy-ub8-to-system-area thing
-                                          start
-                                          (fd-stream-obuf-sap fd-stream)
-                                          0
-                                          bytes))
-             (setf (fd-stream-obuf-tail fd-stream) bytes))
-            (t
-             (flush-output-buffer fd-stream)
-             (frob-output fd-stream thing start end nil))))))
+#+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-word-bits 64) '(and) '(or))
+(progn
+  (def-output-routines ("OUTPUT-UNSIGNED-LONG-LONG-~A-BUFFERED"
+                        8
+                        nil
+                        (:none (unsigned-byte 64))
+                        (:full (unsigned-byte 64)))
+    (setf (sap-ref-64 (buffer-sap obuf) tail)
+          byte))
+  (def-output-routines ("OUTPUT-SIGNED-LONG-LONG-~A-BUFFERED"
+                        8
+                        nil
+                        (:none (signed-byte 64))
+                        (:full (signed-byte 64)))
+    (setf (signed-sap-ref-64 (buffer-sap obuf) tail)
+          byte)))
 
 ;;; the routine to use to output a string. If the stream is
 ;;; unbuffered, slam the string down the file descriptor, otherwise
 ;;; use OUTPUT-RAW-BYTES to buffer the string. Update charpos by
 ;;; checking to see where the last newline was.
-;;;
-;;; Note: some bozos (the FASL dumper) call write-string with things
-;;; other than strings. Therefore, we must make sure we have a string
-;;; before calling POSITION on it.
-;;; KLUDGE: It would be better to fix the bozos instead of trying to
-;;; cover for them here. -- WHN 20000203
 (defun fd-sout (stream thing start end)
+  (declare (type fd-stream stream) (type string thing))
   (let ((start (or start 0))
         (end (or end (length (the vector thing)))))
     (declare (fixnum start end))
-    (if (stringp thing)
-        (let ((last-newline
-               (flet ((do-it (string)
-                        (and (find #\newline string :start start :end end)
-                             ;; FIXME why do we need both calls?
-                             ;; Is find faster forwards than
-                             ;; position is backwards?
-                             (position #\newline string
-                                       :from-end t
-                                       :start start
-                                       :end end))))
-                 (declare (inline do-it))
-                 ;; Specialize the common cases
-                 (etypecase thing
-                   (simple-base-string
-                    (do-it (the simple-base-string thing)))
-                   #!+sb-unicode
-                   ((simple-array character)
-                    (do-it (the (simple-array character) thing)))
-                   (string
-                    (do-it thing))))))
-          (if (and (typep thing 'base-string)
-                   (eq (fd-stream-external-format stream) :latin-1))
-              (ecase (fd-stream-buffering stream)
-                (:full
-                 (output-raw-bytes stream thing start end))
-                (:line
-                 (output-raw-bytes stream thing start end)
-                 (when last-newline
-                   (flush-output-buffer stream)))
-                (:none
-                 (frob-output stream thing start end nil)))
-              (ecase (fd-stream-buffering stream)
-                (:full (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
-                                stream thing nil start end))
-                (:line (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
-                                stream thing last-newline start end))
-                (:none (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
-                                stream thing t start end))))
-          (if last-newline
-              (setf (fd-stream-char-pos stream)
-                    (- end last-newline 1))
-              (incf (fd-stream-char-pos stream)
-                    (- end start))))
-        (ecase (fd-stream-buffering stream)
-          ((:line :full)
-           (output-raw-bytes stream thing start end))
-          (:none
-           (frob-output stream thing start end nil))))))
-
-(defvar *external-formats* ()
+    (let ((last-newline
+           (string-dispatch (simple-base-string
+                             #!+sb-unicode
+                             (simple-array character (*))
+                             string)
+               thing
+             (position #\newline thing :from-end t
+                       :start start :end end))))
+      (if (and (typep thing 'base-string)
+               (eq (fd-stream-external-format-keyword stream) :latin-1))
+          (ecase (fd-stream-buffering stream)
+            (:full
+             (buffer-output stream thing start end))
+            (:line
+             (buffer-output stream thing start end)
+             (when last-newline
+               (flush-output-buffer stream)))
+            (:none
+             (write-or-buffer-output stream thing start end)))
+          (ecase (fd-stream-buffering stream)
+            (:full (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
+                            stream thing nil start end))
+            (:line (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
+                            stream thing last-newline start end))
+            (:none (funcall (fd-stream-output-bytes stream)
+                            stream thing t start end))))
+      (if last-newline
+          (setf (fd-stream-char-pos stream) (- end last-newline 1))
+          (incf (fd-stream-char-pos stream) (- end start))))))
+
+(defstruct (external-format
+             (:constructor %make-external-format)
+             (:conc-name ef-)
+             (:predicate external-format-p)
+             (:copier %copy-external-format))
+  ;; All the names that can refer to this external format.  The first
+  ;; one is the canonical name.
+  (names (missing-arg) :type list :read-only t)
+  (default-replacement-character (missing-arg) :type character)
+  (read-n-chars-fun (missing-arg) :type function)
+  (read-char-fun (missing-arg) :type function)
+  (write-n-bytes-fun (missing-arg) :type function)
+  (write-char-none-buffered-fun (missing-arg) :type function)
+  (write-char-line-buffered-fun (missing-arg) :type function)
+  (write-char-full-buffered-fun (missing-arg) :type function)
+  ;; Can be nil for fixed-width formats.
+  (resync-fun nil :type (or function null))
+  (bytes-for-char-fun (missing-arg) :type function)
+  (read-c-string-fun (missing-arg) :type function)
+  (write-c-string-fun (missing-arg) :type function)
+  ;; We indirect through symbols in these functions so that a
+  ;; developer working on the octets code can easily redefine things
+  ;; and use the new function definition without redefining the
+  ;; external format as well.  The slots above don't do any
+  ;; indirection because a developer working with those slots would be
+  ;; redefining the external format anyway.
+  (octets-to-string-fun (missing-arg) :type function)
+  (string-to-octets-fun (missing-arg) :type function))
+
+(defun ef-char-size (ef-entry)
+  (if (variable-width-external-format-p ef-entry)
+      (bytes-for-char-fun ef-entry)
+      (funcall (bytes-for-char-fun ef-entry) #\x)))
+
+(defun wrap-external-format-functions (external-format fun)
+  (let ((result (%copy-external-format external-format)))
+    (macrolet ((frob (accessor)
+                 `(setf (,accessor result) (funcall fun (,accessor result)))))
+      (frob ef-read-n-chars-fun)
+      (frob ef-read-char-fun)
+      (frob ef-write-n-bytes-fun)
+      (frob ef-write-char-none-buffered-fun)
+      (frob ef-write-char-line-buffered-fun)
+      (frob ef-write-char-full-buffered-fun)
+      (frob ef-resync-fun)
+      (frob ef-bytes-for-char-fun)
+      (frob ef-read-c-string-fun)
+      (frob ef-write-c-string-fun)
+      (frob ef-octets-to-string-fun)
+      (frob ef-string-to-octets-fun))
+    result))
+
+(defvar *external-formats* (make-hash-table)
   #!+sb-doc
-  "List of all available external formats. Each element is a list of the
-  element-type, string input function name, character input function name,
-  and string output function name.")
+  "Hashtable of all available external formats. The table maps from
+  external-format names to EXTERNAL-FORMAT structures.")
+
+(defun get-external-format (external-format)
+  (flet ((keyword-external-format (keyword)
+           (declare (type keyword keyword))
+           (gethash keyword *external-formats*))
+         (replacement-handlerify (entry replacement)
+           (when entry
+             (wrap-external-format-functions
+              entry
+              (lambda (fun)
+                (and fun
+                     (lambda (&rest rest)
+                       (declare (dynamic-extent rest))
+                       (handler-bind
+                           ((stream-decoding-error
+                             (lambda (c)
+                               (declare (ignore c))
+                               (invoke-restart 'input-replacement replacement)))
+                            (stream-encoding-error
+                             (lambda (c)
+                               (declare (ignore c))
+                               (invoke-restart 'output-replacement replacement)))
+                            (octets-encoding-error
+                             (lambda (c) (use-value replacement c)))
+                            (octet-decoding-error
+                             (lambda (c) (use-value replacement c))))
+                         (apply fun rest)))))))))
+    (typecase external-format
+      (keyword (keyword-external-format external-format))
+      ((cons keyword)
+       (let ((entry (keyword-external-format (car external-format)))
+             (replacement (getf (cdr external-format) :replacement)))
+         (if replacement
+             (replacement-handlerify entry replacement)
+             entry))))))
+
+(defun get-external-format-or-lose (external-format)
+  (or (get-external-format external-format)
+      (error "Undefined external-format: ~S" external-format)))
+
+(defun external-format-keyword (external-format)
+  (typecase external-format
+    (keyword external-format)
+    ((cons keyword) (car external-format))))
+
+(defun fd-stream-external-format-keyword (stream)
+  (external-format-keyword (fd-stream-external-format stream)))
+
+(defun canonize-external-format (external-format entry)
+  (typecase external-format
+    (keyword (first (ef-names entry)))
+    ((cons keyword) (cons (first (ef-names entry)) (rest external-format)))))
 
 ;;; Find an output routine to use given the type and buffering. Return
 ;;; as multiple values the routine, the real type transfered, and the
 ;;; number of bytes per element.
 (defun pick-output-routine (type buffering &optional external-format)
   (when (subtypep type 'character)
-    (dolist (entry *external-formats*)
-      (when (member external-format (first entry))
-        (return-from pick-output-routine
-          (values (symbol-function (nth (ecase buffering
-                                          (:none 4)
-                                          (:line 5)
-                                          (:full 6))
-                                        entry))
-                  'character
-                  1
-                  (symbol-function (fourth entry))
-                  (first (first entry)))))))
+    (let ((entry (get-external-format-or-lose external-format)))
+      (return-from pick-output-routine
+        (values (ecase buffering
+                  (:none (ef-write-char-none-buffered-fun entry))
+                  (:line (ef-write-char-line-buffered-fun entry))
+                  (:full (ef-write-char-full-buffered-fun entry)))
+                'character
+                1
+                (ef-write-n-bytes-fun entry)
+                (ef-char-size entry)
+                (canonize-external-format external-format entry)))))
   (dolist (entry *output-routines*)
     (when (and (subtypep type (first entry))
                (eq buffering (second entry))
                  (lambda (stream byte)
                    (output-wrapper (stream (/ i 8) (:none) nil)
                      (loop for j from 0 below (/ i 8)
-                           do (setf (sap-ref-8
-                                     (fd-stream-obuf-sap stream)
-                                     (+ j (fd-stream-obuf-tail stream)))
+                           do (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf)
+                                               (+ j tail))
                                     (ldb (byte 8 (- i 8 (* j 8))) byte))))))
                 (:full
                  (lambda (stream byte)
                    (output-wrapper (stream (/ i 8) (:full) nil)
                      (loop for j from 0 below (/ i 8)
-                           do (setf (sap-ref-8
-                                     (fd-stream-obuf-sap stream)
-                                     (+ j (fd-stream-obuf-tail stream)))
+                           do (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf)
+                                               (+ j tail))
                                     (ldb (byte 8 (- i 8 (* j 8))) byte)))))))
               `(unsigned-byte ,i)
               (/ i 8))))
                  (lambda (stream byte)
                    (output-wrapper (stream (/ i 8) (:none) nil)
                      (loop for j from 0 below (/ i 8)
-                           do (setf (sap-ref-8
-                                     (fd-stream-obuf-sap stream)
-                                     (+ j (fd-stream-obuf-tail stream)))
+                           do (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf)
+                                               (+ j tail))
                                     (ldb (byte 8 (- i 8 (* j 8))) byte))))))
                 (:full
                  (lambda (stream byte)
                    (output-wrapper (stream (/ i 8) (:full) nil)
                      (loop for j from 0 below (/ i 8)
-                           do (setf (sap-ref-8
-                                     (fd-stream-obuf-sap stream)
-                                     (+ j (fd-stream-obuf-tail stream)))
+                           do (setf (sap-ref-8 (buffer-sap obuf)
+                                               (+ j tail))
                                     (ldb (byte 8 (- i 8 (* j 8))) byte)))))))
               `(signed-byte ,i)
               (/ i 8)))))
 ;;; per element.
 (defvar *input-routines* ())
 
-;;; Fill the input buffer, and return the number of bytes read. Throw
-;;; to EOF-INPUT-CATCHER if the eof was reached. Drop into
-;;; SYSTEM:SERVER if necessary.
-(defun refill-buffer/fd (stream)
-  (let ((fd (fd-stream-fd stream))
-        (ibuf-sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-        (buflen (fd-stream-ibuf-length stream))
-        (head (fd-stream-ibuf-head stream))
-        (tail (fd-stream-ibuf-tail stream)))
-    (declare (type index head tail))
-    (unless (zerop head)
-      (cond ((eql head tail)
-             (setf head 0)
-             (setf tail 0)
-             (setf (fd-stream-ibuf-head stream) 0)
-             (setf (fd-stream-ibuf-tail stream) 0))
-            (t
-             (decf tail head)
-             (system-area-ub8-copy ibuf-sap head
-                                   ibuf-sap 0 tail)
-             (setf head 0)
-             (setf (fd-stream-ibuf-head stream) 0)
-             (setf (fd-stream-ibuf-tail stream) tail))))
-    (setf (fd-stream-listen stream) nil)
-    (sb!unix:with-restarted-syscall (count errno)
-      ;; FIXME: Judging from compiler warnings, this WITH-ALIEN form expands
-      ;; into something which uses the not-yet-defined type
-      ;;   (SB!ALIEN-INTERNALS:ALIEN (* (SB!ALIEN:STRUCT SB!UNIX:FD-SET))).
-      ;; This is probably inefficient and unsafe and generally bad, so
-      ;; try to find some way to make that type known before
-      ;; this is compiled.
-      (sb!alien:with-alien ((read-fds (sb!alien:struct sb!unix:fd-set)))
-        (sb!unix:fd-zero read-fds)
-        (sb!unix:fd-set fd read-fds)
-        (sb!unix:unix-fast-select (1+ fd)
-                                  (sb!alien:addr read-fds)
-                                  nil nil 0 0))
-      (case count
-        (1)
-        (0
-         (unless (sb!sys:wait-until-fd-usable
-                  fd :input (fd-stream-timeout stream))
-           (error 'io-timeout :stream stream :direction :read)))
-        (t
-         (simple-stream-perror "couldn't check whether ~S is readable"
-                               stream
-                               errno))))
-    (multiple-value-bind (count errno)
-        (sb!unix:unix-read fd
-                           (sb!sys:int-sap (+ (sb!sys:sap-int ibuf-sap) tail))
-                           (- buflen tail))
-      (cond ((null count)
-             (if (eql errno sb!unix:ewouldblock)
-                 (progn
-                   (unless (sb!sys:wait-until-fd-usable
-                            fd :input (fd-stream-timeout stream))
-                     (error 'io-timeout :stream stream :direction :read))
-                   (refill-buffer/fd stream))
-                 (simple-stream-perror "couldn't read from ~S" stream errno)))
-            ((zerop count)
-             (setf (fd-stream-listen stream) :eof)
-             (/show0 "THROWing EOF-INPUT-CATCHER")
-             (throw 'eof-input-catcher nil))
-            (t
-             (incf (fd-stream-ibuf-tail stream) count)
-             count)))))
+;;; Return whether a primitive partial read operation on STREAM's FD
+;;; would (probably) block.  Signal a `simple-stream-error' if the
+;;; system call implementing this operation fails.
+;;;
+;;; It is "may" instead of "would" because "would" is not quite
+;;; correct on win32.  However, none of the places that use it require
+;;; further assurance than "may" versus "will definitely not".
+(defun sysread-may-block-p (stream)
+  #!+win32
+  ;; This answers T at EOF on win32, I think.
+  (not (sb!win32:fd-listen (fd-stream-fd stream)))
+  #!-win32
+  (not (sb!unix:unix-simple-poll (fd-stream-fd stream) :input 0)))
+
+;;; If the read would block wait (using SERVE-EVENT) till input is available,
+;;; then fill the input buffer, and return the number of bytes read. Throws
+;;; to EOF-INPUT-CATCHER if the eof was reached.
+(defun refill-input-buffer (stream)
+  (dx-let ((fd (fd-stream-fd stream))
+           (errno 0)
+           (count 0))
+    (tagbody
+       #!+win32
+       (go :main)
+
+       ;; Check for blocking input before touching the stream if we are to
+       ;; serve events: if the FD is blocking, we don't want to try an uninterruptible
+       ;; read(). Regular files should never block, so we can elide the check.
+       (if (and (neq :regular (fd-stream-fd-type stream))
+                (sysread-may-block-p stream))
+           (go :wait-for-input)
+           (go :main))
+       ;; These (:CLOSED-FLAME and :READ-ERROR) tags are here so what
+       ;; we can signal errors outside the WITHOUT-INTERRUPTS.
+     :closed-flame
+       (closed-flame stream)
+     :read-error
+       (simple-stream-perror "couldn't read from ~S" stream errno)
+     :wait-for-input
+       ;; This tag is here so we can unwind outside the WITHOUT-INTERRUPTS
+       ;; to wait for input if read tells us EWOULDBLOCK.
+       (unless (wait-until-fd-usable fd :input (fd-stream-timeout stream)
+                                     (fd-stream-serve-events stream))
+         (signal-timeout 'io-timeout
+                         :stream stream
+                         :direction :input
+                         :seconds (fd-stream-timeout stream)))
+     :main
+       ;; Since the read should not block, we'll disable the
+       ;; interrupts here, so that we don't accidentally unwind and
+       ;; leave the stream in an inconsistent state.
+
+       ;; Execute the nlx outside without-interrupts to ensure the
+       ;; resulting thunk is stack-allocatable.
+       ((lambda (return-reason)
+          (ecase return-reason
+            ((nil))                     ; fast path normal cases
+            ((:wait-for-input) (go #!-win32 :wait-for-input #!+win32 :main))
+            ((:closed-flame)   (go :closed-flame))
+            ((:read-error)     (go :read-error))))
+        (without-interrupts
+          ;; Check the buffer: if it is null, then someone has closed
+          ;; the stream from underneath us. This is not ment to fix
+          ;; multithreaded races, but to deal with interrupt handlers
+          ;; closing the stream.
+          (block nil
+            (prog1 nil
+              (let* ((ibuf (or (fd-stream-ibuf stream) (return :closed-flame)))
+                     (sap (buffer-sap ibuf))
+                     (length (buffer-length ibuf))
+                     (head (buffer-head ibuf))
+                     (tail (buffer-tail ibuf)))
+                (declare (index length head tail)
+                         (inline sb!unix:unix-read))
+                (unless (zerop head)
+                  (cond ((eql head tail)
+                         ;; Buffer is empty, but not at yet reset -- make it so.
+                         (setf head 0
+                               tail 0)
+                         (reset-buffer ibuf))
+                        (t
+                         ;; Buffer has things in it, but they are not at the
+                         ;; head -- move them there.
+                         (let ((n (- tail head)))
+                           (system-area-ub8-copy sap head sap 0 n)
+                           (setf head 0
+                                 (buffer-head ibuf) head
+                                 tail n
+                                 (buffer-tail ibuf) tail)))))
+                (setf (fd-stream-listen stream) nil)
+                (setf (values count errno)
+                      (sb!unix:unix-read fd (sap+ sap tail) (- length tail)))
+                (cond ((null count)
+                       (if (eql errno
+                                #!+win32 sb!unix:eintr
+                                #!-win32 sb!unix:ewouldblock)
+                           (return :wait-for-input)
+                           (return :read-error)))
+                      ((zerop count)
+                       (setf (fd-stream-listen stream) :eof)
+                       (/show0 "THROWing EOF-INPUT-CATCHER")
+                       (throw 'eof-input-catcher nil))
+                      (t
+                       ;; Success! (Do not use INCF, for sake of other threads.)
+                       (setf (buffer-tail ibuf) (+ count tail))))))))))
+    count))
 
 ;;; Make sure there are at least BYTES number of bytes in the input
-;;; buffer. Keep calling REFILL-BUFFER/FD until that condition is met.
+;;; buffer. Keep calling REFILL-INPUT-BUFFER until that condition is met.
 (defmacro input-at-least (stream bytes)
-  (let ((stream-var (gensym))
-        (bytes-var (gensym)))
-    `(let ((,stream-var ,stream)
-           (,bytes-var ,bytes))
+  (let ((stream-var (gensym "STREAM"))
+        (bytes-var (gensym "BYTES"))
+        (buffer-var (gensym "IBUF")))
+    `(let* ((,stream-var ,stream)
+            (,bytes-var ,bytes)
+            (,buffer-var (fd-stream-ibuf ,stream-var)))
        (loop
-         (when (>= (- (fd-stream-ibuf-tail ,stream-var)
-                      (fd-stream-ibuf-head ,stream-var))
+         (when (>= (- (buffer-tail ,buffer-var)
+                      (buffer-head ,buffer-var))
                    ,bytes-var)
            (return))
-         (refill-buffer/fd ,stream-var)))))
+         (refill-input-buffer ,stream-var)))))
 
 (defmacro input-wrapper/variable-width ((stream bytes eof-error eof-value)
                                         &body read-forms)
-  (let ((stream-var (gensym))
-        (retry-var (gensym))
-        (element-var (gensym)))
-    `(let ((,stream-var ,stream)
-           (size nil))
-       (if (fd-stream-unread ,stream-var)
-           (prog1
-               (fd-stream-unread ,stream-var)
-             (setf (fd-stream-unread ,stream-var) nil)
-             (setf (fd-stream-listen ,stream-var) nil))
-           (let ((,element-var nil)
-                 (decode-break-reason nil))
-             (do ((,retry-var t))
-                 ((not ,retry-var))
-               (unless
-                   (catch 'eof-input-catcher
-                     (setf decode-break-reason
-                           (block decode-break-reason
-                             (input-at-least ,stream-var 1)
-                             (let* ((byte (sap-ref-8 (fd-stream-ibuf-sap
-                                                      ,stream-var)
-                                                     (fd-stream-ibuf-head
-                                                      ,stream-var))))
-                               (setq size ,bytes)
-                               (input-at-least ,stream-var size)
-                               (setq ,element-var (locally ,@read-forms))
-                               (setq ,retry-var nil))
-                             nil))
-                     (when decode-break-reason
-                       (stream-decoding-error-and-handle stream
-                                                         decode-break-reason))
-                     t)
-                 (let ((octet-count (- (fd-stream-ibuf-tail ,stream-var)
-                                      (fd-stream-ibuf-head ,stream-var))))
-                   (when (or (zerop octet-count)
-                             (and (not ,element-var)
-                                  (not decode-break-reason)
-                                  (stream-decoding-error-and-handle
-                                   stream octet-count)))
-                     (setq ,retry-var nil)))))
-             (cond (,element-var
-                    (incf (fd-stream-ibuf-head ,stream-var) size)
-                    ,element-var)
-                   (t
-                    (eof-or-lose ,stream-var ,eof-error ,eof-value))))))))
+  (let ((stream-var (gensym "STREAM"))
+        (retry-var (gensym "RETRY"))
+        (element-var (gensym "ELT")))
+    `(let* ((,stream-var ,stream)
+            (ibuf (fd-stream-ibuf ,stream-var))
+            (size nil))
+       (block use-instead
+         (when (fd-stream-eof-forced-p ,stream-var)
+           (setf (fd-stream-eof-forced-p ,stream-var) nil)
+           (return-from use-instead
+             (eof-or-lose ,stream-var ,eof-error ,eof-value)))
+         (let ((,element-var nil)
+               (decode-break-reason nil))
+           (do ((,retry-var t))
+               ((not ,retry-var))
+             (if (> (length (fd-stream-instead ,stream-var)) 0)
+                 (let* ((instead (fd-stream-instead ,stream-var))
+                        (result (vector-pop instead))
+                        (pointer (fill-pointer instead)))
+                   (when (= pointer 0)
+                     (setf (fd-stream-listen ,stream-var) nil))
+                   (return-from use-instead result))
+                 (unless
+                     (catch 'eof-input-catcher
+                       (setf decode-break-reason
+                             (block decode-break-reason
+                               (input-at-least ,stream-var ,(if (consp bytes)
+                                                                (car bytes)
+                                                                `(setq size ,bytes)))
+                               (let* ((byte (sap-ref-8 (buffer-sap ibuf) (buffer-head ibuf))))
+                                 (declare (ignorable byte))
+                                 ,@(when (consp bytes)
+                                     `((let ((sap (buffer-sap ibuf))
+                                             (head (buffer-head ibuf)))
+                                         (declare (ignorable sap head))
+                                         (setq size ,(cadr bytes))
+                                         (input-at-least ,stream-var size))))
+                                 (setq ,element-var (locally ,@read-forms))
+                                 (setq ,retry-var nil))
+                               nil))
+                       (when decode-break-reason
+                         (when (stream-decoding-error-and-handle
+                                stream decode-break-reason)
+                           (setq ,retry-var nil)
+                           (throw 'eof-input-catcher nil)))
+                       t)
+                   (let ((octet-count (- (buffer-tail ibuf)
+                                         (buffer-head ibuf))))
+                     (when (or (zerop octet-count)
+                               (and (not ,element-var)
+                                    (not decode-break-reason)
+                                    (stream-decoding-error-and-handle
+                                     stream octet-count)))
+                       (setq ,retry-var nil))))))
+           (cond (,element-var
+                  (incf (buffer-head ibuf) size)
+                  ,element-var)
+                 (t
+                  (eof-or-lose ,stream-var ,eof-error ,eof-value))))))))
 
 ;;; a macro to wrap around all input routines to handle EOF-ERROR noise
 (defmacro input-wrapper ((stream bytes eof-error eof-value) &body read-forms)
-  (let ((stream-var (gensym))
-        (element-var (gensym)))
-    `(let ((,stream-var ,stream))
-       (if (fd-stream-unread ,stream-var)
-           (prog1
-               (fd-stream-unread ,stream-var)
-             (setf (fd-stream-unread ,stream-var) nil)
-             (setf (fd-stream-listen ,stream-var) nil))
+  (let ((stream-var (gensym "STREAM"))
+        (element-var (gensym "ELT")))
+    `(let* ((,stream-var ,stream)
+            (ibuf (fd-stream-ibuf ,stream-var)))
+       (if (> (length (fd-stream-instead ,stream-var)) 0)
+           (bug "INSTEAD not empty in INPUT-WRAPPER for ~S" ,stream-var)
            (let ((,element-var
                   (catch 'eof-input-catcher
                     (input-at-least ,stream-var ,bytes)
                     (locally ,@read-forms))))
              (cond (,element-var
-                    (incf (fd-stream-ibuf-head ,stream-var) ,bytes)
+                    (incf (buffer-head (fd-stream-ibuf ,stream-var)) ,bytes)
                     ,element-var)
                    (t
                     (eof-or-lose ,stream-var ,eof-error ,eof-value))))))))
   `(progn
      (defun ,name (stream eof-error eof-value)
        (input-wrapper/variable-width (stream ,size eof-error eof-value)
-         (let ((,sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-               (,head (fd-stream-ibuf-head stream)))
+         (let ((,sap (buffer-sap ibuf))
+               (,head (buffer-head ibuf)))
            ,@body)))
      (setf *input-routines*
            (nconc *input-routines*
   `(progn
      (defun ,name (stream eof-error eof-value)
        (input-wrapper (stream ,size eof-error eof-value)
-         (let ((,sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-               (,head (fd-stream-ibuf-head stream)))
+         (let ((,sap (buffer-sap ibuf))
+               (,head (buffer-head ibuf)))
            ,@body)))
      (setf *input-routines*
            (nconc *input-routines*
                    ((signed-byte 32) 4 sap head)
   (signed-sap-ref-32 sap head))
 
-
+#+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-word-bits 64) '(and) '(or))
+(progn
+  (def-input-routine input-unsigned-64bit-byte
+      ((unsigned-byte 64) 8 sap head)
+    (sap-ref-64 sap head))
+  (def-input-routine input-signed-64bit-byte
+      ((signed-byte 64) 8 sap head)
+    (signed-sap-ref-64 sap head)))
 
 ;;; Find an input routine to use given the type. Return as multiple
 ;;; values the routine, the real type transfered, and the number of
 ;;; bytes per element (and for character types string input routine).
 (defun pick-input-routine (type &optional external-format)
   (when (subtypep type 'character)
-    (dolist (entry *external-formats*)
-      (when (member external-format (first entry))
-        (return-from pick-input-routine
-          (values (symbol-function (third entry))
-                  'character
-                  1
-                  (symbol-function (second entry))
-                  (first (first entry)))))))
+    (let ((entry (get-external-format-or-lose external-format)))
+      (return-from pick-input-routine
+        (values (ef-read-char-fun entry)
+                'character
+                1
+                (ef-read-n-chars-fun entry)
+                (ef-char-size entry)
+                (canonize-external-format external-format entry)))))
   (dolist (entry *input-routines*)
     (when (and (subtypep type (first entry))
                (or (not (fourth entry))
              (values
               (lambda (stream eof-error eof-value)
                 (input-wrapper (stream (/ i 8) eof-error eof-value)
-                  (let ((sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-                        (head (fd-stream-ibuf-head stream)))
+                  (let ((sap (buffer-sap ibuf))
+                        (head (buffer-head ibuf)))
                     (loop for j from 0 below (/ i 8)
                           with result = 0
                           do (setf result
              (values
               (lambda (stream eof-error eof-value)
                 (input-wrapper (stream (/ i 8) eof-error eof-value)
-                  (let ((sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-                        (head (fd-stream-ibuf-head stream)))
+                  (let ((sap (buffer-sap ibuf))
+                        (head (buffer-head ibuf)))
                     (loop for j from 0 below (/ i 8)
                           with result = 0
                           do (setf result
               `(signed-byte ,i)
               (/ i 8)))))
 
-;;; Return a string constructed from SAP, START, and END.
-(defun string-from-sap (sap start end)
-  (declare (type index start end))
-  (let* ((length (- end start))
-         (string (make-string length)))
-    (copy-ub8-from-system-area sap start
-                               string 0
-                               length)
-    string))
-
 ;;; the N-BIN method for FD-STREAMs
 ;;;
 ;;; Note that this blocks in UNIX-READ. It is generally used where
                                &aux (total-copied 0))
   (declare (type fd-stream stream))
   (declare (type index start requested total-copied))
-  (let ((unread (fd-stream-unread stream)))
-    (when unread
-      ;; AVERs designed to fail when we have more complicated
-      ;; character representations.
-      (aver (typep unread 'base-char))
-      (aver (= (fd-stream-element-size stream) 1))
-      ;; KLUDGE: this is a slightly-unrolled-and-inlined version of
-      ;; %BYTE-BLT
-      (etypecase buffer
-        (system-area-pointer
-         (setf (sap-ref-8 buffer start) (char-code unread)))
-        ((simple-unboxed-array (*))
-         (setf (aref buffer start) unread)))
-      (setf (fd-stream-unread stream) nil)
-      (setf (fd-stream-listen stream) nil)
-      (incf total-copied)))
+  (aver (= (length (fd-stream-instead stream)) 0))
   (do ()
       (nil)
     (let* ((remaining-request (- requested total-copied))
-           (head (fd-stream-ibuf-head stream))
-           (tail (fd-stream-ibuf-tail stream))
+           (ibuf (fd-stream-ibuf stream))
+           (head (buffer-head ibuf))
+           (tail (buffer-tail ibuf))
            (available (- tail head))
            (n-this-copy (min remaining-request available))
            (this-start (+ start total-copied))
            (this-end (+ this-start n-this-copy))
-           (sap (fd-stream-ibuf-sap stream)))
+           (sap (buffer-sap ibuf)))
       (declare (type index remaining-request head tail available))
       (declare (type index n-this-copy))
       ;; Copy data from stream buffer into user's buffer.
       (%byte-blt sap head buffer this-start this-end)
-      (incf (fd-stream-ibuf-head stream) n-this-copy)
+      (incf (buffer-head ibuf) n-this-copy)
       (incf total-copied n-this-copy)
       ;; Maybe we need to refill the stream buffer.
       (cond (;; If there were enough data in the stream buffer, we're done.
-             (= total-copied requested)
+             (eql total-copied requested)
              (return total-copied))
             (;; If EOF, we're done in another way.
-             (null (catch 'eof-input-catcher (refill-buffer/fd stream)))
+             (null (catch 'eof-input-catcher (refill-input-buffer stream)))
              (if eof-error-p
                  (error 'end-of-file :stream stream)
                  (return total-copied)))
             ))))
 
 (defun fd-stream-resync (stream)
-  (dolist (entry *external-formats*)
-    (when (member (fd-stream-external-format stream) (first entry))
-      (return-from fd-stream-resync
-        (funcall (symbol-function (eighth entry)) stream)))))
-
-;;; FIXME: OAOOM here vrt. *EXTERNAL-FORMAT-FUNCTIONS* in fd-stream.lisp
-(defmacro define-external-format (external-format size output-restart
-                                  out-expr in-expr)
-  (let* ((name (first external-format))
-         (out-function (symbolicate "OUTPUT-BYTES/" name))
-         (format (format nil "OUTPUT-CHAR-~A-~~A-BUFFERED" (string name)))
-         (in-function (symbolicate "FD-STREAM-READ-N-CHARACTERS/" name))
-         (in-char-function (symbolicate "INPUT-CHAR/" name)))
+  (let ((entry (get-external-format (fd-stream-external-format stream))))
+    (when entry
+      (funcall (ef-resync-fun entry) stream))))
+
+(defun get-fd-stream-character-sizer (stream)
+  (let ((entry (get-external-format (fd-stream-external-format stream))))
+    (when entry
+      (ef-bytes-for-char-fun entry))))
+
+(defun fd-stream-character-size (stream char)
+  (let ((sizer (get-fd-stream-character-sizer stream)))
+    (when sizer (funcall sizer char))))
+
+(defun fd-stream-string-size (stream string)
+  (let ((sizer (get-fd-stream-character-sizer stream)))
+    (when sizer
+      (loop for char across string summing (funcall sizer char)))))
+
+(defun find-external-format (external-format)
+  (when external-format
+    (get-external-format external-format)))
+
+(defun variable-width-external-format-p (ef-entry)
+  (and ef-entry (not (null (ef-resync-fun ef-entry)))))
+
+(defun bytes-for-char-fun (ef-entry)
+  (if ef-entry (ef-bytes-for-char-fun ef-entry) (constantly 1)))
+
+(defmacro define-unibyte-mapping-external-format
+    (canonical-name (&rest other-names) &body exceptions)
+  (let ((->code-name (symbolicate canonical-name '->code-mapper))
+        (code->-name (symbolicate 'code-> canonical-name '-mapper))
+        (get-bytes-name (symbolicate 'get- canonical-name '-bytes))
+        (string->-name (symbolicate 'string-> canonical-name))
+        (define-string*-name (symbolicate 'define- canonical-name '->string*))
+        (string*-name (symbolicate canonical-name '->string*))
+        (define-string-name (symbolicate 'define- canonical-name '->string))
+        (string-name (symbolicate canonical-name '->string))
+        (->string-aref-name (symbolicate canonical-name '->string-aref)))
     `(progn
-      (defun ,out-function (stream string flush-p start end)
-        (let ((start (or start 0))
-              (end (or end (length string))))
-          (declare (type index start end))
-          (when (and (not (fd-stream-dual-channel-p stream))
-                     (> (fd-stream-ibuf-tail stream)
-                        (fd-stream-ibuf-head stream)))
-            (file-position stream (file-position stream)))
-          (unless (<= 0 start end (length string))
-            (signal-bounding-indices-bad-error string start end))
-          (do ()
-              ((= end start))
-            (setf (fd-stream-obuf-tail stream)
-                  (flet ((do-it (string)
-                           (let ((len (fd-stream-obuf-length stream))
-                                 (sap (fd-stream-obuf-sap stream))
-                                 (tail (fd-stream-obuf-tail stream)))
-                             (declare (type index tail)
-                                      ;; STRING bounds have already been checked.
-                                      (optimize (safety 0)))
-                             (loop
-                                (,@(if output-restart
-                                       `(catch 'output-nothing)
-                                       `(progn))
-                                   (do* ()
-                                        ((or (= start end) (< (- len tail) 4)))
-                                     (let* ((byte (aref string start))
-                                            (bits (char-code byte)))
-                                       ,out-expr
-                                       (incf tail ,size)
-                                       (incf start)))
-                                   ;; Exited from the loop normally
-                                   (return-from do-it tail))
-                                ;; Exited via CATCH. Skip the current character
-                                ;; and try the inner loop again.
-                                (incf start)))))
-                    (declare (inline do-it))
-                    ;; Specialized versions for the common cases of
-                    ;; SIMPLE-BASE-STRING and (SIMPLE-ARRAY CHARACTER)
-                    ;; to avoid doing a generic AREF.
-                    (etypecase string
-                      (simple-base-string
-                       (do-it (the simple-base-string string)))
-                      #!+sb-unicode
-                      ((simple-array character)
-                       ;; For some reason the type information from the
-                       ;; etypecase doesn't propagate through here without
-                       ;; an explicit THE.
-                       (do-it (the (simple-array character) string)))
-                      (string
-                       (do-it string)))))
-            (when (< start end)
-              (flush-output-buffer stream)))
-          (when flush-p
-            (flush-output-buffer stream))))
-      (def-output-routines (,format
-                            ,size
-                            ,output-restart
-                            (:none character)
-                            (:line character)
-                            (:full character))
-          (if (char= byte #\Newline)
-              (setf (fd-stream-char-pos stream) 0)
-              (incf (fd-stream-char-pos stream)))
-        (let ((bits (char-code byte))
-              (sap (fd-stream-obuf-sap stream))
-              (tail (fd-stream-obuf-tail stream)))
-          ,out-expr))
-      (defun ,in-function (stream buffer start requested eof-error-p
-                           &aux (index start) (end (+ start requested)))
-        (declare (type fd-stream stream))
-        (declare (type index start requested index end))
-        (declare (type (simple-array character (#.+ansi-stream-in-buffer-length+)) buffer))
-        (let ((unread (fd-stream-unread stream)))
-          (when unread
-            (setf (aref buffer index) unread)
-            (setf (fd-stream-unread stream) nil)
-            (setf (fd-stream-listen stream) nil)
-            (incf index)))
-        (do ()
-            (nil)
-          (let* ((head (fd-stream-ibuf-head stream))
-                 (tail (fd-stream-ibuf-tail stream))
-                 (sap (fd-stream-ibuf-sap stream)))
-            (declare (type index head tail)
-                     (type system-area-pointer sap))
-            ;; Copy data from stream buffer into user's buffer.
-            (dotimes (i (min (truncate (- tail head) ,size)
-                             (- end index)))
-              (declare (optimize speed))
-              (let* ((byte (sap-ref-8 sap head)))
-                (setf (aref buffer index) ,in-expr)
-                (incf index)
-                (incf head ,size)))
-            (setf (fd-stream-ibuf-head stream) head)
-            ;; Maybe we need to refill the stream buffer.
-            (cond ( ;; If there was enough data in the stream buffer, we're done.
-                   (= index end)
-                   (return (- index start)))
-                  ( ;; If EOF, we're done in another way.
-                   (null (catch 'eof-input-catcher (refill-buffer/fd stream)))
-                   (if eof-error-p
-                       (error 'end-of-file :stream stream)
-                       (return (- index start))))
-                  ;; Otherwise we refilled the stream buffer, so fall
-                  ;; through into another pass of the loop.
-                  ))))
-      (def-input-routine ,in-char-function (character ,size sap head)
-        (let ((byte (sap-ref-8 sap head)))
-          ,in-expr))
-      (setf *external-formats*
-       (cons '(,external-format ,in-function ,in-char-function ,out-function
-               ,@(mapcar #'(lambda (buffering)
-                             (intern (format nil format (string buffering))))
-                         '(:none :line :full)))
-        *external-formats*)))))
+       (define-unibyte-mapper ,->code-name ,code->-name
+         ,@exceptions)
+       (declaim (inline ,get-bytes-name))
+       (defun ,get-bytes-name (string pos)
+         (declare (optimize speed (safety 0))
+                  (type simple-string string)
+                  (type array-range pos))
+         (get-latin-bytes #',code->-name ,canonical-name string pos))
+       (defun ,string->-name (string sstart send null-padding)
+         (declare (optimize speed (safety 0))
+                  (type simple-string string)
+                  (type array-range sstart send))
+         (values (string->latin% string sstart send #',get-bytes-name null-padding)))
+       (defmacro ,define-string*-name (accessor type)
+         (declare (ignore type))
+         (let ((name (make-od-name ',string*-name accessor)))
+           `(progn
+              (defun ,name (string sstart send array astart aend)
+                (,(make-od-name 'latin->string* accessor)
+                  string sstart send array astart aend #',',->code-name)))))
+       (instantiate-octets-definition ,define-string*-name)
+       (defmacro ,define-string-name (accessor type)
+         (declare (ignore type))
+         (let ((name (make-od-name ',string-name accessor)))
+           `(progn
+              (defun ,name (array astart aend)
+                (,(make-od-name 'latin->string accessor)
+                  array astart aend #',',->code-name)))))
+       (instantiate-octets-definition ,define-string-name)
+       (define-unibyte-external-format ,canonical-name ,other-names
+         (let ((octet (,code->-name bits)))
+           (if octet
+               (setf (sap-ref-8 sap tail) octet)
+               (external-format-encoding-error stream bits)))
+         (let ((code (,->code-name byte)))
+           (if code
+               (code-char code)
+               (return-from decode-break-reason 1)))
+         ,->string-aref-name
+         ,string->-name))))
+
+(defmacro define-unibyte-external-format
+    (canonical-name (&rest other-names)
+     out-form in-form octets-to-string-symbol string-to-octets-symbol)
+  `(define-external-format/variable-width (,canonical-name ,@other-names)
+     t #\? 1
+     ,out-form
+     1
+     ,in-form
+     ,octets-to-string-symbol
+     ,string-to-octets-symbol))
 
 (defmacro define-external-format/variable-width
-    (external-format output-restart out-size-expr
-     out-expr in-size-expr in-expr)
+    (external-format output-restart replacement-character
+     out-size-expr out-expr in-size-expr in-expr
+     octets-to-string-sym string-to-octets-sym)
   (let* ((name (first external-format))
          (out-function (symbolicate "OUTPUT-BYTES/" name))
          (format (format nil "OUTPUT-CHAR-~A-~~A-BUFFERED" (string name)))
          (in-function (symbolicate "FD-STREAM-READ-N-CHARACTERS/" name))
          (in-char-function (symbolicate "INPUT-CHAR/" name))
-         (resync-function (symbolicate "RESYNC/" name)))
+         (resync-function (symbolicate "RESYNC/" name))
+         (size-function (symbolicate "BYTES-FOR-CHAR/" name))
+         (read-c-string-function (symbolicate "READ-FROM-C-STRING/" name))
+         (output-c-string-function (symbolicate "OUTPUT-TO-C-STRING/" name))
+         (n-buffer (gensym "BUFFER")))
     `(progn
+      (defun ,size-function (byte)
+        (declare (ignorable byte))
+        ,out-size-expr)
       (defun ,out-function (stream string flush-p start end)
         (let ((start (or start 0))
               (end (or end (length string))))
           (declare (type index start end))
-          (when (and (not (fd-stream-dual-channel-p stream))
-                     (> (fd-stream-ibuf-tail stream)
-                        (fd-stream-ibuf-head stream)))
-            (file-position stream (file-position stream)))
+          (synchronize-stream-output stream)
           (unless (<= 0 start end (length string))
-            (signal-bounding-indices-bad-error string start end))
+            (sequence-bounding-indices-bad-error string start end))
           (do ()
               ((= end start))
-            (setf (fd-stream-obuf-tail stream)
-                  (flet ((do-it (string)
-                           (let ((len (fd-stream-obuf-length stream))
-                                 (sap (fd-stream-obuf-sap stream))
-                                 (tail (fd-stream-obuf-tail stream)))
-                             (declare (type index tail)
-                                      ;; STRING bounds have already been checked.
-                                      (optimize (safety 0)))
-                             (loop
-                                (,@(if output-restart
-                                       `(catch 'output-nothing)
-                                       `(progn))
-                                   (do* ()
-                                        ((or (= start end) (< (- len tail) 4)))
-                                     (let* ((byte (aref string start))
-                                            (bits (char-code byte))
-                                            (size ,out-size-expr))
-                                       ,out-expr
-                                       (incf tail size)
-                                       (incf start)))
-                                   ;; Exited from the loop normally
-                                   (return-from do-it tail))
-                                ;; Exited via CATCH. Skip the current character
-                                ;; and try the inner loop again.
-                                (incf start)))))
-                    (declare (inline do-it))
-                    ;; Specialized versions for the common cases of
-                    ;; SIMPLE-BASE-STRING and (SIMPLE-ARRAY CHARACTER)
-                    ;; to avoid doing a generic AREF.
-                    (etypecase string
-                      (simple-base-string
-                       (do-it (the simple-base-string string)))
-                      #!+sb-unicode
-                      ((simple-array character)
-                       ;; For some reason the type information from the
-                       ;; etypecase doesn't propagate through here without
-                       ;; an explicit THE.
-                       (do-it (the (simple-array character) string)))
-                      (string
-                       (do-it string)))))
+            (let ((obuf (fd-stream-obuf stream)))
+              (string-dispatch (simple-base-string
+                                #!+sb-unicode (simple-array character (*))
+                                string)
+                  string
+                (let ((len (buffer-length obuf))
+                      (sap (buffer-sap obuf))
+                      ;; FIXME: Rename
+                      (tail (buffer-tail obuf)))
+                  (declare (type index tail)
+                           ;; STRING bounds have already been checked.
+                           (optimize (safety 0)))
+                  (,@(if output-restart
+                         `(catch 'output-nothing)
+                         `(progn))
+                     (do* ()
+                          ((or (= start end) (< (- len tail) 4)))
+                       (let* ((byte (aref string start))
+                              (bits (char-code byte))
+                              (size ,out-size-expr))
+                         ,out-expr
+                         (incf tail size)
+                         (setf (buffer-tail obuf) tail)
+                         (incf start)))
+                     (go flush))
+                  ;; Exited via CATCH: skip the current character.
+                  (incf start))))
+           flush
             (when (< start end)
               (flush-output-buffer stream)))
           (when flush-p
                                            (:none character)
                                            (:line character)
                                            (:full character))
-          (if (char= byte #\Newline)
+          (if (eql byte #\Newline)
               (setf (fd-stream-char-pos stream) 0)
               (incf (fd-stream-char-pos stream)))
         (let ((bits (char-code byte))
-              (sap (fd-stream-obuf-sap stream))
-              (tail (fd-stream-obuf-tail stream)))
+              (sap (buffer-sap obuf))
+              (tail (buffer-tail obuf)))
           ,out-expr))
       (defun ,in-function (stream buffer start requested eof-error-p
                            &aux (total-copied 0))
-        (declare (type fd-stream stream))
-        (declare (type index start requested total-copied))
-        (declare (type (simple-array character (#.+ansi-stream-in-buffer-length+)) buffer))
-        (let ((unread (fd-stream-unread stream)))
-          (when unread
-            (setf (aref buffer start) unread)
-            (setf (fd-stream-unread stream) nil)
-            (setf (fd-stream-listen stream) nil)
-            (incf total-copied)))
+        (declare (type fd-stream stream)
+                 (type index start requested total-copied)
+                 (type
+                  (simple-array character (#.+ansi-stream-in-buffer-length+))
+                  buffer))
+        (when (fd-stream-eof-forced-p stream)
+          (setf (fd-stream-eof-forced-p stream) nil)
+          (return-from ,in-function 0))
+        (do ((instead (fd-stream-instead stream)))
+            ((= (fill-pointer instead) 0)
+             (setf (fd-stream-listen stream) nil))
+          (setf (aref buffer (+ start total-copied)) (vector-pop instead))
+          (incf total-copied)
+          (when (= requested total-copied)
+            (when (= (fill-pointer instead) 0)
+              (setf (fd-stream-listen stream) nil))
+            (return-from ,in-function total-copied)))
         (do ()
             (nil)
-          (let* ((head (fd-stream-ibuf-head stream))
-                 (tail (fd-stream-ibuf-tail stream))
-                 (sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
+          (let* ((ibuf (fd-stream-ibuf stream))
+                 (head (buffer-head ibuf))
+                 (tail (buffer-tail ibuf))
+                 (sap (buffer-sap ibuf))
                  (decode-break-reason nil))
             (declare (type index head tail))
             ;; Copy data from stream buffer into user's buffer.
                 ((or (= tail head) (= requested total-copied)))
               (setf decode-break-reason
                     (block decode-break-reason
+                      ,@(when (consp in-size-expr)
+                          `((when (> ,(car in-size-expr) (- tail head))
+                              (return))))
                       (let ((byte (sap-ref-8 sap head)))
-                        (setq size ,in-size-expr)
+                        (declare (ignorable byte))
+                        (setq size ,(if (consp in-size-expr) (cadr in-size-expr) in-size-expr))
                         (when (> size (- tail head))
                           (return))
                         (setf (aref buffer (+ start total-copied)) ,in-expr)
                         (incf total-copied)
                         (incf head size))
                       nil))
-              (setf (fd-stream-ibuf-head stream) head)
+              (setf (buffer-head ibuf) head)
               (when decode-break-reason
                 ;; If we've already read some characters on when the invalid
                 ;; code sequence is detected, we return immediately. The
                   (if eof-error-p
                       (error 'end-of-file :stream stream)
                       (return-from ,in-function total-copied)))
-                (setf head (fd-stream-ibuf-head stream))
-                (setf tail (fd-stream-ibuf-tail stream))))
-            (setf (fd-stream-ibuf-head stream) head)
+                ;; we might have been given stuff to use instead, so
+                ;; we have to return (and trust our caller to know
+                ;; what to do about TOTAL-COPIED being 0).
+                (return-from ,in-function total-copied)))
+            (setf (buffer-head ibuf) head)
             ;; Maybe we need to refill the stream buffer.
-            (cond ( ;; If there were enough data in the stream buffer, we're done.
-                   (= total-copied requested)
+            (cond ( ;; If was data in the stream buffer, we're done.
+                   (plusp total-copied)
                    (return total-copied))
                   ( ;; If EOF, we're done in another way.
                    (or (eq decode-break-reason 'eof)
                        (null (catch 'eof-input-catcher
-                               (refill-buffer/fd stream))))
+                               (refill-input-buffer stream))))
                    (if eof-error-p
                        (error 'end-of-file :stream stream)
                        (return total-copied)))
                                                            ,in-size-expr
                                                            sap head)
         (let ((byte (sap-ref-8 sap head)))
+          (declare (ignorable byte))
           ,in-expr))
       (defun ,resync-function (stream)
-        (loop (input-at-least stream 1)
-              (incf (fd-stream-ibuf-head stream))
-              (unless (block decode-break-reason
-                        (let* ((sap (fd-stream-ibuf-sap stream))
-                               (head (fd-stream-ibuf-head stream))
-                               (byte (sap-ref-8 sap head))
-                               (size ,in-size-expr))
-                          ,in-expr)
-                        nil)
-                (return))))
-      (setf *external-formats*
-       (cons '(,external-format ,in-function ,in-char-function ,out-function
-               ,@(mapcar #'(lambda (buffering)
-                             (intern (format nil format (string buffering))))
-                         '(:none :line :full))
-               ,resync-function)
-        *external-formats*)))))
-
-;;; Multiple names for the :ISO{,-}8859-* families are needed because on
-;;; FreeBSD (and maybe other BSD systems), nl_langinfo("LATIN-1") will
-;;; return "ISO8859-1" instead of "ISO-8859-1".
-(define-external-format (:latin-1 :latin1 :iso-8859-1 :iso8859-1)
-    1 t
-  (if (>= bits 256)
-      (stream-encoding-error-and-handle stream bits)
-      (setf (sap-ref-8 sap tail) bits))
-  (code-char byte))
-
-(define-external-format (:ascii :us-ascii :ansi_x3.4-1968
-                         :iso-646 :iso-646-us :|646|)
-    1 t
-  (if (>= bits 128)
-      (stream-encoding-error-and-handle stream bits)
-      (setf (sap-ref-8 sap tail) bits))
-  (code-char byte))
-
-(let* ((table (let ((s (make-string 256)))
-                (map-into s #'code-char
-                          '(#x00 #x01 #x02 #x03 #x9c #x09 #x86 #x7f #x97 #x8d #x8e #x0b #x0c #x0d #x0e #x0f
-                            #x10 #x11 #x12 #x13 #x9d #x85 #x08 #x87 #x18 #x19 #x92 #x8f #x1c #x1d #x1e #x1f
-                            #x80 #x81 #x82 #x83 #x84 #x0a #x17 #x1b #x88 #x89 #x8a #x8b #x8c #x05 #x06 #x07
-                            #x90 #x91 #x16 #x93 #x94 #x95 #x96 #x04 #x98 #x99 #x9a #x9b #x14 #x15 #x9e #x1a
-                            #x20 #xa0 #xe2 #xe4 #xe0 #xe1 #xe3 #xe5 #xe7 #xf1 #xa2 #x2e #x3c #x28 #x2b #x7c
-                            #x26 #xe9 #xea #xeb #xe8 #xed #xee #xef #xec #xdf #x21 #x24 #x2a #x29 #x3b #xac
-                            #x2d #x2f #xc2 #xc4 #xc0 #xc1 #xc3 #xc5 #xc7 #xd1 #xa6 #x2c #x25 #x5f #x3e #x3f
-                            #xf8 #xc9 #xca #xcb #xc8 #xcd #xce #xcf #xcc #x60 #x3a #x23 #x40 #x27 #x3d #x22
-                            #xd8 #x61 #x62 #x63 #x64 #x65 #x66 #x67 #x68 #x69 #xab #xbb #xf0 #xfd #xfe #xb1
-                            #xb0 #x6a #x6b #x6c #x6d #x6e #x6f #x70 #x71 #x72 #xaa #xba #xe6 #xb8 #xc6 #xa4
-                            #xb5 #x7e #x73 #x74 #x75 #x76 #x77 #x78 #x79 #x7a #xa1 #xbf #xd0 #xdd #xde #xae
-                            #x5e #xa3 #xa5 #xb7 #xa9 #xa7 #xb6 #xbc #xbd #xbe #x5b #x5d #xaf #xa8 #xb4 #xd7
-                            #x7b #x41 #x42 #x43 #x44 #x45 #x46 #x47 #x48 #x49 #xad #xf4 #xf6 #xf2 #xf3 #xf5
-                            #x7d #x4a #x4b #x4c #x4d #x4e #x4f #x50 #x51 #x52 #xb9 #xfb #xfc #xf9 #xfa #xff
-                            #x5c #xf7 #x53 #x54 #x55 #x56 #x57 #x58 #x59 #x5a #xb2 #xd4 #xd6 #xd2 #xd3 #xd5
-                            #x30 #x31 #x32 #x33 #x34 #x35 #x36 #x37 #x38 #x39 #xb3 #xdb #xdc #xd9 #xda #x9f))
-                s))
-       (reverse-table (let ((rt (make-array 256 :element-type '(unsigned-byte 8) :initial-element 0)))
-                          (loop for char across table for i from 0
-                               do (aver (= 0 (aref rt (char-code char))))
-                               do (setf (aref rt (char-code char)) i))
-                          rt)))
-  (define-external-format (:ebcdic-us :ibm-037 :ibm037)
-      1 t
-    (if (>= bits 256)
-        (stream-encoding-error-and-handle stream bits)
-        (setf (sap-ref-8 sap tail) (aref reverse-table bits)))
-    (aref table byte)))
-
-
-#!+sb-unicode
-(let ((latin-9-table (let ((table (make-string 256)))
-                       (do ((i 0 (1+ i)))
-                           ((= i 256))
-                         (setf (aref table i) (code-char i)))
-                       (setf (aref table #xa4) (code-char #x20ac))
-                       (setf (aref table #xa6) (code-char #x0160))
-                       (setf (aref table #xa8) (code-char #x0161))
-                       (setf (aref table #xb4) (code-char #x017d))
-                       (setf (aref table #xb8) (code-char #x017e))
-                       (setf (aref table #xbc) (code-char #x0152))
-                       (setf (aref table #xbd) (code-char #x0153))
-                       (setf (aref table #xbe) (code-char #x0178))
-                       table))
-      (latin-9-reverse-1 (make-array 16
-                                     :element-type '(unsigned-byte 21)
-                                     :initial-contents '(#x0160 #x0161 #x0152 #x0153 0 0 0 0 #x0178 0 0 0 #x20ac #x017d #x017e 0)))
-      (latin-9-reverse-2 (make-array 16
-                                     :element-type '(unsigned-byte 8)
-                                     :initial-contents '(#xa6 #xa8 #xbc #xbd 0 0 0 0 #xbe 0 0 0 #xa4 #xb4 #xb8 0))))
-  (define-external-format (:latin-9 :latin9 :iso-8859-15 :iso8859-15)
-      1 t
-    (setf (sap-ref-8 sap tail)
-          (if (< bits 256)
-              (if (= bits (char-code (aref latin-9-table bits)))
-                  bits
-                  (stream-encoding-error-and-handle stream byte))
-              (if (= (aref latin-9-reverse-1 (logand bits 15)) bits)
-                  (aref latin-9-reverse-2 (logand bits 15))
-                  (stream-encoding-error-and-handle stream byte))))
-    (aref latin-9-table byte)))
-
-(define-external-format/variable-width (:utf-8 :utf8) nil
-  (let ((bits (char-code byte)))
-    (cond ((< bits #x80) 1)
-          ((< bits #x800) 2)
-          ((< bits #x10000) 3)
-          (t 4)))
-  (ecase size
-    (1 (setf (sap-ref-8 sap tail) bits))
-    (2 (setf (sap-ref-8 sap tail) (logior #xc0 (ldb (byte 5 6) bits))
-             (sap-ref-8 sap (1+ tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 0) bits))))
-    (3 (setf (sap-ref-8 sap tail) (logior #xe0 (ldb (byte 4 12) bits))
-             (sap-ref-8 sap (1+ tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 6) bits))
-             (sap-ref-8 sap (+ 2 tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 0) bits))))
-    (4 (setf (sap-ref-8 sap tail) (logior #xf0 (ldb (byte 3 18) bits))
-             (sap-ref-8 sap (1+ tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 12) bits))
-             (sap-ref-8 sap (+ 2 tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 6) bits))
-             (sap-ref-8 sap (+ 3 tail)) (logior #x80 (ldb (byte 6 0) bits)))))
-  (cond ((< byte #x80) 1)
-        ((< byte #xc2) (return-from decode-break-reason 1))
-        ((< byte #xe0) 2)
-        ((< byte #xf0) 3)
-        (t 4))
-  (code-char (ecase size
-               (1 byte)
-               (2 (let ((byte2 (sap-ref-8 sap (1+ head))))
-                    (unless (<= #x80 byte2 #xbf)
-                      (return-from decode-break-reason 2))
-                    (dpb byte (byte 5 6) byte2)))
-               (3 (let ((byte2 (sap-ref-8 sap (1+ head)))
-                        (byte3 (sap-ref-8 sap (+ 2 head))))
-                    (unless (and (<= #x80 byte2 #xbf)
-                                 (<= #x80 byte3 #xbf))
-                      (return-from decode-break-reason 3))
-                    (dpb byte (byte 4 12) (dpb byte2 (byte 6 6) byte3))))
-               (4 (let ((byte2 (sap-ref-8 sap (1+ head)))
-                        (byte3 (sap-ref-8 sap (+ 2 head)))
-                        (byte4 (sap-ref-8 sap (+ 3 head))))
-                    (unless (and (<= #x80 byte2 #xbf)
-                                 (<= #x80 byte3 #xbf)
-                                 (<= #x80 byte4 #xbf))
-                      (return-from decode-break-reason 4))
-                    (dpb byte (byte 3 18)
-                         (dpb byte2 (byte 6 12)
-                              (dpb byte3 (byte 6 6) byte4))))))))
+        (let ((ibuf (fd-stream-ibuf stream))
+              size)
+          (catch 'eof-input-catcher
+            (loop
+               (incf (buffer-head ibuf))
+               (input-at-least stream ,(if (consp in-size-expr) (car in-size-expr) `(setq size ,in-size-expr)))
+               (unless (block decode-break-reason
+                         (let* ((sap (buffer-sap ibuf))
+                                (head (buffer-head ibuf))
+                                (byte (sap-ref-8 sap head)))
+                           (declare (ignorable byte))
+                           ,@(when (consp in-size-expr)
+                               `((setq size ,(cadr in-size-expr))
+                                 (input-at-least stream size)))
+                           (setf head (buffer-head ibuf))
+                           ,in-expr)
+                         nil)
+                 (return))))))
+      (defun ,read-c-string-function (sap element-type)
+        (declare (type system-area-pointer sap))
+        (locally
+            (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
+          (let* ((stream ,name)
+                 (size 0) (head 0) (byte 0) (char nil)
+                 (decode-break-reason nil)
+                 (length (dotimes (count (1- ARRAY-DIMENSION-LIMIT) count)
+                           (setf decode-break-reason
+                                 (block decode-break-reason
+                                   (setf byte (sap-ref-8 sap head)
+                                         size ,(if (consp in-size-expr)
+                                                   (cadr in-size-expr)
+                                                   in-size-expr)
+                                         char ,in-expr)
+                                   (incf head size)
+                                   nil))
+                           (when decode-break-reason
+                             (c-string-decoding-error
+                              ,name sap head decode-break-reason))
+                           (when (zerop (char-code char))
+                             (return count))))
+                 (string (make-string length :element-type element-type)))
+            (declare (ignorable stream)
+                     (type index head length) ;; size
+                     (type (unsigned-byte 8) byte)
+                     (type (or null character) char)
+                     (type string string))
+            (setf head 0)
+            (dotimes (index length string)
+              (setf decode-break-reason
+                    (block decode-break-reason
+                      (setf byte (sap-ref-8 sap head)
+                            size ,(if (consp in-size-expr)
+                                      (cadr in-size-expr)
+                                      in-size-expr)
+                            char ,in-expr)
+                      (incf head size)
+                      nil))
+              (when decode-break-reason
+                (c-string-decoding-error
+                 ,name sap head decode-break-reason))
+              (setf (aref string index) char)))))
+
+      (defun ,output-c-string-function (string)
+        (declare (type simple-string string))
+        (locally
+            (declare (optimize (speed 3) (safety 0)))
+          (let* ((length (length string))
+                 (char-length (make-array (1+ length) :element-type 'index))
+                 (buffer-length
+                  (+ (loop for i of-type index below length
+                        for byte of-type character = (aref string i)
+                        for bits = (char-code byte)
+                        sum (setf (aref char-length i)
+                                  (the index ,out-size-expr)))
+                     (let* ((byte (code-char 0))
+                            (bits (char-code byte)))
+                       (declare (ignorable byte bits))
+                       (setf (aref char-length length)
+                             (the index ,out-size-expr)))))
+                 (tail 0)
+                 (,n-buffer (make-array buffer-length
+                                        :element-type '(unsigned-byte 8)))
+                 stream)
+            (declare (type index length buffer-length tail)
+                     (type null stream)
+                     (ignorable stream))
+            (with-pinned-objects (,n-buffer)
+              (let ((sap (vector-sap ,n-buffer)))
+                (declare (system-area-pointer sap))
+                (loop for i of-type index below length
+                      for byte of-type character = (aref string i)
+                      for bits = (char-code byte)
+                      for size of-type index = (aref char-length i)
+                      do (prog1
+                             ,out-expr
+                           (incf tail size)))
+                (let* ((bits 0)
+                       (byte (code-char bits))
+                       (size (aref char-length length)))
+                  (declare (ignorable bits byte size))
+                  ,out-expr)))
+            ,n-buffer)))
+
+      (let ((entry (%make-external-format
+                    :names ',external-format
+                    :default-replacement-character ,replacement-character
+                    :read-n-chars-fun #',in-function
+                    :read-char-fun #',in-char-function
+                    :write-n-bytes-fun #',out-function
+                    ,@(mapcan #'(lambda (buffering)
+                                  (list (intern (format nil "WRITE-CHAR-~A-BUFFERED-FUN" buffering) :keyword)
+                                        `#',(intern (format nil format (string buffering)))))
+                              '(:none :line :full))
+                    :resync-fun #',resync-function
+                    :bytes-for-char-fun #',size-function
+                    :read-c-string-fun #',read-c-string-function
+                    :write-c-string-fun #',output-c-string-function
+                    :octets-to-string-fun (lambda (&rest rest)
+                                            (declare (dynamic-extent rest))
+                                            (apply ',octets-to-string-sym rest))
+                    :string-to-octets-fun (lambda (&rest rest)
+                                            (declare (dynamic-extent rest))
+                                            (apply ',string-to-octets-sym rest)))))
+        (dolist (ef ',external-format)
+          (setf (gethash ef *external-formats*) entry))))))
 \f
 ;;;; utility functions (misc routines, etc)
 
          (character-stream-p (subtypep target-type 'character))
          (bivalent-stream-p (eq element-type :default))
          normalized-external-format
+         char-size
          (bin-routine #'ill-bin)
          (bin-type nil)
          (bin-size nil)
          (output-size nil)
          (output-bytes #'ill-bout))
 
-    ;; drop buffers when direction changes
-    (when (and (fd-stream-obuf-sap fd-stream) (not output-p))
-      (with-available-buffers-lock ()
-        (push (fd-stream-obuf-sap fd-stream) *available-buffers*)
-        (setf (fd-stream-obuf-sap fd-stream) nil)))
-    (when (and (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) (not input-p))
-      (with-available-buffers-lock ()
-        (push (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) *available-buffers*)
-        (setf (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) nil)))
-    (when input-p
-      (setf (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) (next-available-buffer))
-      (setf (fd-stream-ibuf-length fd-stream) bytes-per-buffer)
-      (setf (fd-stream-ibuf-tail fd-stream) 0))
+    ;; Ensure that we have buffers in the desired direction(s) only,
+    ;; getting new ones and dropping/resetting old ones as necessary.
+    (let ((obuf (fd-stream-obuf fd-stream)))
+      (if output-p
+          (if obuf
+              (reset-buffer obuf)
+              (setf (fd-stream-obuf fd-stream) (get-buffer)))
+          (when obuf
+            (setf (fd-stream-obuf fd-stream) nil)
+            (release-buffer obuf))))
+
+    (let ((ibuf (fd-stream-ibuf fd-stream)))
+      (if input-p
+          (if ibuf
+              (reset-buffer ibuf)
+              (setf (fd-stream-ibuf fd-stream) (get-buffer)))
+          (when ibuf
+            (setf (fd-stream-ibuf fd-stream) nil)
+            (release-buffer ibuf))))
+
+    ;; FIXME: Why only for output? Why unconditionally?
     (when output-p
-      (setf (fd-stream-obuf-sap fd-stream) (next-available-buffer))
-      (setf (fd-stream-obuf-length fd-stream) bytes-per-buffer)
-      (setf (fd-stream-obuf-tail fd-stream) 0)
       (setf (fd-stream-char-pos fd-stream) 0))
 
-    (when (and character-stream-p
-               (eq external-format :default))
+    (when (and character-stream-p (eq external-format :default))
       (/show0 "/getting default external format")
       (setf external-format (default-external-format)))
 
     (when input-p
       (when (or (not character-stream-p) bivalent-stream-p)
-        (multiple-value-setq (bin-routine bin-type bin-size read-n-characters
-                                          normalized-external-format)
-          (pick-input-routine (if bivalent-stream-p '(unsigned-byte 8)
-                                  target-type)
-                              external-format))
+        (setf (values bin-routine bin-type bin-size read-n-characters
+                      char-size normalized-external-format)
+              (pick-input-routine (if bivalent-stream-p '(unsigned-byte 8)
+                                      target-type)
+                                  external-format))
         (unless bin-routine
           (error "could not find any input routine for ~S" target-type)))
       (when character-stream-p
-        (multiple-value-setq (cin-routine cin-type cin-size read-n-characters
-                                          normalized-external-format)
-          (pick-input-routine target-type external-format))
+        (setf (values cin-routine cin-type cin-size read-n-characters
+                      char-size normalized-external-format)
+              (pick-input-routine target-type external-format))
         (unless cin-routine
           (error "could not find any input routine for ~S" target-type)))
       (setf (fd-stream-in fd-stream) cin-routine
       (setf input-size (or cin-size bin-size))
       (setf input-type (or cin-type bin-type))
       (when normalized-external-format
-        (setf (fd-stream-external-format fd-stream)
-              normalized-external-format))
+        (setf (fd-stream-external-format fd-stream) normalized-external-format
+              (fd-stream-char-size fd-stream) char-size))
       (when (= (or cin-size 1) (or bin-size 1) 1)
         (setf (fd-stream-n-bin fd-stream) ;XXX
               (if (and character-stream-p (not bivalent-stream-p))
 
     (when output-p
       (when (or (not character-stream-p) bivalent-stream-p)
-        (multiple-value-setq (bout-routine bout-type bout-size output-bytes
-                                           normalized-external-format)
-          (pick-output-routine (if bivalent-stream-p
-                                   '(unsigned-byte 8)
-                                   target-type)
-                               (fd-stream-buffering fd-stream)
-                               external-format))
+        (setf (values bout-routine bout-type bout-size output-bytes
+                      char-size normalized-external-format)
+              (let ((buffering (fd-stream-buffering fd-stream)))
+                (if bivalent-stream-p
+                    (pick-output-routine '(unsigned-byte 8)
+                                         (if (eq :line buffering)
+                                             :full
+                                             buffering)
+                                         external-format)
+                    (pick-output-routine target-type buffering external-format))))
         (unless bout-routine
           (error "could not find any output routine for ~S buffered ~S"
                  (fd-stream-buffering fd-stream)
                  target-type)))
       (when character-stream-p
-        (multiple-value-setq (cout-routine cout-type cout-size output-bytes
-                                           normalized-external-format)
-          (pick-output-routine target-type
-                               (fd-stream-buffering fd-stream)
-                               external-format))
+        (setf (values cout-routine cout-type cout-size output-bytes
+                      char-size normalized-external-format)
+              (pick-output-routine target-type
+                                   (fd-stream-buffering fd-stream)
+                                   external-format))
         (unless cout-routine
           (error "could not find any output routine for ~S buffered ~S"
                  (fd-stream-buffering fd-stream)
                  target-type)))
       (when normalized-external-format
-        (setf (fd-stream-external-format fd-stream)
-              normalized-external-format))
+        (setf (fd-stream-external-format fd-stream) normalized-external-format
+              (fd-stream-char-size fd-stream) char-size))
       (when character-stream-p
         (setf (fd-stream-output-bytes fd-stream) output-bytes))
       (setf (fd-stream-out fd-stream) cout-routine
                         input-type
                         output-type))))))
 
+;;; Handles the resource-release aspects of stream closing, and marks
+;;; it as closed.
+(defun release-fd-stream-resources (fd-stream)
+  (handler-case
+      (without-interrupts
+        ;; Drop handlers first.
+        (when (fd-stream-handler fd-stream)
+          (remove-fd-handler (fd-stream-handler fd-stream))
+          (setf (fd-stream-handler fd-stream) nil))
+        ;; Disable interrupts so that a asynch unwind will not leave
+        ;; us with a dangling finalizer (that would close the same
+        ;; --possibly reassigned-- FD again), or a stream with a closed
+        ;; FD that appears open.
+        (sb!unix:unix-close (fd-stream-fd fd-stream))
+        (set-closed-flame fd-stream)
+        (when (fboundp 'cancel-finalization)
+          (cancel-finalization fd-stream)))
+    ;; On error unwind from WITHOUT-INTERRUPTS.
+    (serious-condition (e)
+      (error e)))
+  ;; Release all buffers. If this is undone, or interrupted,
+  ;; we're still safe: buffers have finalizers of their own.
+  (release-fd-stream-buffers fd-stream))
+
+;;; Flushes the current input buffer and any supplied replacements,
+;;; and returns the input buffer, and the amount of of flushed input
+;;; in bytes.
+(defun flush-input-buffer (stream)
+  (let ((unread (length (fd-stream-instead stream))))
+    (setf (fill-pointer (fd-stream-instead stream)) 0)
+    (let ((ibuf (fd-stream-ibuf stream)))
+      (if ibuf
+          (let ((head (buffer-head ibuf))
+                (tail (buffer-tail ibuf)))
+            (values (reset-buffer ibuf) (- (+ unread tail) head)))
+          (values nil unread)))))
+
+(defun fd-stream-clear-input (stream)
+  (flush-input-buffer stream)
+  #!+win32
+  (progn
+    (sb!win32:fd-clear-input (fd-stream-fd stream))
+    (setf (fd-stream-listen stream) nil))
+  #!-win32
+  (catch 'eof-input-catcher
+    (loop until (sysread-may-block-p stream)
+          do
+          (refill-input-buffer stream)
+          (reset-buffer (fd-stream-ibuf stream)))
+    t))
+
 ;;; Handle miscellaneous operations on FD-STREAM.
 (defun fd-stream-misc-routine (fd-stream operation &optional arg1 arg2)
   (declare (ignore arg2))
   (case operation
     (:listen
-     (or (not (eql (fd-stream-ibuf-head fd-stream)
-                   (fd-stream-ibuf-tail fd-stream)))
-         (fd-stream-listen fd-stream)
-         (setf (fd-stream-listen fd-stream)
-               (eql (sb!unix:with-restarted-syscall ()
-                      (sb!alien:with-alien ((read-fds (sb!alien:struct
-                                                       sb!unix:fd-set)))
-                        (sb!unix:fd-zero read-fds)
-                        (sb!unix:fd-set (fd-stream-fd fd-stream) read-fds)
-                        (sb!unix:unix-fast-select (1+ (fd-stream-fd fd-stream))
-                                                  (sb!alien:addr read-fds)
-                                                  nil nil 0 0)))
-                    1))))
+     (labels ((do-listen ()
+                (let ((ibuf (fd-stream-ibuf fd-stream)))
+                  (or (not (eql (buffer-head ibuf) (buffer-tail ibuf)))
+                      (fd-stream-listen fd-stream)
+                      #!+win32
+                      (sb!win32:fd-listen (fd-stream-fd fd-stream))
+                      #!-win32
+                      ;; If the read can block, LISTEN will certainly return NIL.
+                      (if (sysread-may-block-p fd-stream)
+                          nil
+                          ;; Otherwise select(2) and CL:LISTEN have slightly
+                          ;; different semantics.  The former returns that an FD
+                          ;; is readable when a read operation wouldn't block.
+                          ;; That includes EOF.  However, LISTEN must return NIL
+                          ;; at EOF.
+                          (progn (catch 'eof-input-catcher
+                                   ;; r-b/f too calls select, but it shouldn't
+                                   ;; block as long as read can return once w/o
+                                   ;; blocking
+                                   (refill-input-buffer fd-stream))
+                                 ;; At this point either IBUF-HEAD != IBUF-TAIL
+                                 ;; and FD-STREAM-LISTEN is NIL, in which case
+                                 ;; we should return T, or IBUF-HEAD ==
+                                 ;; IBUF-TAIL and FD-STREAM-LISTEN is :EOF, in
+                                 ;; which case we should return :EOF for this
+                                 ;; call and all future LISTEN call on this stream.
+                                 ;; Call ourselves again to determine which case
+                                 ;; applies.
+                                 (do-listen)))))))
+       (do-listen)))
     (:unread
-     (setf (fd-stream-unread fd-stream) arg1)
-     (setf (fd-stream-listen fd-stream) t))
+     (decf (buffer-head (fd-stream-ibuf fd-stream))
+           (fd-stream-character-size fd-stream arg1)))
     (:close
-     (cond (arg1 ; We got us an abort on our hands.
-            (when (fd-stream-handler fd-stream)
-              (sb!sys:remove-fd-handler (fd-stream-handler fd-stream))
-              (setf (fd-stream-handler fd-stream) nil))
-            ;; We can't do anything unless we know what file were
-            ;; dealing with, and we don't want to do anything
-            ;; strange unless we were writing to the file.
-            (when (and (fd-stream-file fd-stream)
-                       (fd-stream-obuf-sap fd-stream))
-              (if (fd-stream-original fd-stream)
-                  ;; If the original is EQ to file we are appending
-                  ;; and can just close the file without renaming.
-                  (unless (eq (fd-stream-original fd-stream)
-                              (fd-stream-file fd-stream))
-                    ;; We have a handle on the original, just revert.
+     ;; Drop input buffers
+     (setf (ansi-stream-in-index fd-stream) +ansi-stream-in-buffer-length+
+           (ansi-stream-cin-buffer fd-stream) nil
+           (ansi-stream-in-buffer fd-stream) nil)
+     (cond (arg1
+            ;; We got us an abort on our hands.
+            (let ((outputp (fd-stream-obuf fd-stream))
+                  (file (fd-stream-file fd-stream))
+                  (orig (fd-stream-original fd-stream)))
+              ;; This takes care of the important stuff -- everything
+              ;; rest is cleaning up the file-system, which we cannot
+              ;; do on some platforms as long as the file is open.
+              (release-fd-stream-resources fd-stream)
+              ;; We can't do anything unless we know what file were
+              ;; dealing with, and we don't want to do anything
+              ;; strange unless we were writing to the file.
+              (when (and outputp file)
+                (if orig
+                    ;; If the original is EQ to file we are appending to
+                    ;; and can just close the file without renaming.
+                    (unless (eq orig file)
+                      ;; We have a handle on the original, just revert.
+                      (multiple-value-bind (okay err)
+                          (sb!unix:unix-rename orig file)
+                        ;; FIXME: Why is this a SIMPLE-STREAM-ERROR, and the
+                        ;; others are SIMPLE-FILE-ERRORS? Surely they should
+                        ;; all be the same?
+                        (unless okay
+                          (error 'simple-stream-error
+                                 :format-control
+                                 "~@<Couldn't restore ~S to its original contents ~
+                                  from ~S while closing ~S: ~2I~_~A~:>"
+                                 :format-arguments
+                                 (list file orig fd-stream (strerror err))
+                                 :stream fd-stream))))
+                    ;; We can't restore the original, and aren't
+                    ;; appending, so nuke that puppy.
+                    ;;
+                    ;; FIXME: This is currently the fate of superseded
+                    ;; files, and according to the CLOSE spec this is
+                    ;; wrong. However, there seems to be no clean way to
+                    ;; do that that doesn't involve either copying the
+                    ;; data (bad if the :abort resulted from a full
+                    ;; disk), or renaming the old file temporarily
+                    ;; (probably bad because stream opening becomes more
+                    ;; racy).
                     (multiple-value-bind (okay err)
-                        (sb!unix:unix-rename (fd-stream-original fd-stream)
-                                             (fd-stream-file fd-stream))
+                        (sb!unix:unix-unlink file)
                       (unless okay
-                        (simple-stream-perror
-                         "couldn't restore ~S to its original contents"
-                         fd-stream
-                         err))))
-                  ;; We can't restore the original, and aren't
-                  ;; appending, so nuke that puppy.
-                  ;;
-                  ;; FIXME: This is currently the fate of superseded
-                  ;; files, and according to the CLOSE spec this is
-                  ;; wrong. However, there seems to be no clean way to
-                  ;; do that that doesn't involve either copying the
-                  ;; data (bad if the :abort resulted from a full
-                  ;; disk), or renaming the old file temporarily
-                  ;; (probably bad because stream opening becomes more
-                  ;; racy).
-                  (multiple-value-bind (okay err)
-                      (sb!unix:unix-unlink (fd-stream-file fd-stream))
-                    (unless okay
-                      (error 'simple-file-error
-                             :pathname (fd-stream-file fd-stream)
-                             :format-control
-                             "~@<couldn't remove ~S: ~2I~_~A~:>"
-                             :format-arguments (list (fd-stream-file fd-stream)
-                                                     (strerror err))))))))
+                        (error 'simple-file-error
+                               :pathname file
+                               :format-control
+                               "~@<Couldn't remove ~S while closing ~S: ~2I~_~A~:>"
+                               :format-arguments
+                               (list file fd-stream (strerror err)))))))))
            (t
-            (fd-stream-misc-routine fd-stream :finish-output)
-            (when (and (fd-stream-original fd-stream)
-                       (fd-stream-delete-original fd-stream))
-              (multiple-value-bind (okay err)
-                  (sb!unix:unix-unlink (fd-stream-original fd-stream))
-                (unless okay
-                  (error 'simple-file-error
-                         :pathname (fd-stream-original fd-stream)
-                         :format-control
-                         "~@<couldn't delete ~S during close of ~S: ~
-                          ~2I~_~A~:>"
-                         :format-arguments
-                         (list (fd-stream-original fd-stream)
-                               fd-stream
-                               (strerror err))))))))
-     (when (fboundp 'cancel-finalization)
-       (cancel-finalization fd-stream))
-     (sb!unix:unix-close (fd-stream-fd fd-stream))
-     (when (fd-stream-obuf-sap fd-stream)
-       (with-available-buffers-lock ()
-         (push (fd-stream-obuf-sap fd-stream) *available-buffers*)
-         (setf (fd-stream-obuf-sap fd-stream) nil)))
-     (when (fd-stream-ibuf-sap fd-stream)
-       (with-available-buffers-lock ()
-         (push (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) *available-buffers*)
-         (setf (fd-stream-ibuf-sap fd-stream) nil)))
-     (sb!impl::set-closed-flame fd-stream))
+            (finish-fd-stream-output fd-stream)
+            (let ((orig (fd-stream-original fd-stream)))
+              (when (and orig (fd-stream-delete-original fd-stream))
+                (multiple-value-bind (okay err) (sb!unix:unix-unlink orig)
+                  (unless okay
+                    (error 'simple-file-error
+                           :pathname orig
+                           :format-control
+                           "~@<couldn't delete ~S while closing ~S: ~2I~_~A~:>"
+                           :format-arguments
+                           (list orig fd-stream (strerror err)))))))
+            ;; In case of no-abort close, don't *really* close the
+            ;; stream until the last moment -- the cleaning up of the
+            ;; original can be done first.
+            (release-fd-stream-resources fd-stream))))
     (:clear-input
-     (setf (fd-stream-unread fd-stream) nil)
-     (setf (fd-stream-ibuf-head fd-stream) 0)
-     (setf (fd-stream-ibuf-tail fd-stream) 0)
-     (catch 'eof-input-catcher
-       (loop
-        (let ((count (sb!unix:with-restarted-syscall ()
-                       (sb!alien:with-alien ((read-fds (sb!alien:struct
-                                                        sb!unix:fd-set)))
-                         (sb!unix:fd-zero read-fds)
-                         (sb!unix:fd-set (fd-stream-fd fd-stream) read-fds)
-                         (sb!unix:unix-fast-select (1+ (fd-stream-fd fd-stream))
-                                                   (sb!alien:addr read-fds)
-                                                   nil nil 0 0)))))
-          (cond ((eql count 1)
-                 (refill-buffer/fd fd-stream)
-                 (setf (fd-stream-ibuf-head fd-stream) 0)
-                 (setf (fd-stream-ibuf-tail fd-stream) 0))
-                (t
-                 (return t)))))))
+     (fd-stream-clear-input fd-stream))
     (:force-output
      (flush-output-buffer fd-stream))
     (:finish-output
-     (flush-output-buffer fd-stream)
-     (do ()
-         ((null (fd-stream-output-later fd-stream)))
-       (sb!sys:serve-all-events)))
+     (finish-fd-stream-output fd-stream))
     (:element-type
      (fd-stream-element-type fd-stream))
     (:external-format
      (fd-stream-external-format fd-stream))
     (:interactive-p
-     (= 1 (the (member 0 1)
-            (sb!unix:unix-isatty (fd-stream-fd fd-stream)))))
+     (plusp (the (integer 0)
+              (sb!unix:unix-isatty (fd-stream-fd fd-stream)))))
     (:line-length
      80)
     (:charpos
               :expected-type 'fd-stream
               :format-control "~S is not a stream associated with a file."
               :format-arguments (list fd-stream)))
+     #!-win32
      (multiple-value-bind (okay dev ino mode nlink uid gid rdev size
-                           atime mtime ctime blksize blocks)
+                                atime mtime ctime blksize blocks)
          (sb!unix:unix-fstat (fd-stream-fd fd-stream))
        (declare (ignore ino nlink uid gid rdev
                         atime mtime ctime blksize blocks))
          (simple-stream-perror "failed Unix fstat(2) on ~S" fd-stream dev))
        (if (zerop mode)
            nil
-           (truncate size (fd-stream-element-size fd-stream)))))
-    ;; FIXME: I doubt this is correct in the presence of Unicode,
-    ;; since fd-stream FILE-POSITION is measured in bytes.
+           (truncate size (fd-stream-element-size fd-stream))))
+     #!+win32
+     (let* ((handle (fd-stream-fd fd-stream))
+            (element-size (fd-stream-element-size fd-stream)))
+       (multiple-value-bind (got native-size)
+           (sb!win32:get-file-size-ex handle 0)
+         (if (zerop got)
+             ;; Might be a block device, in which case we fall back to
+             ;; a non-atomic workaround:
+             (let* ((here (sb!unix:unix-lseek handle 0 sb!unix:l_incr))
+                    (there (sb!unix:unix-lseek handle 0 sb!unix:l_xtnd)))
+               (when (and here there)
+                 (sb!unix:unix-lseek handle here sb!unix:l_set)
+                 (truncate there element-size)))
+             (truncate native-size element-size)))))
     (:file-string-length
      (etypecase arg1
-       (character 1)
-       (string (length arg1))))
+       (character (fd-stream-character-size fd-stream arg1))
+       (string (fd-stream-string-size fd-stream arg1))))
     (:file-position
-     (fd-stream-file-position fd-stream arg1))))
-
-(defun fd-stream-file-position (stream &optional newpos)
-  (declare (type fd-stream stream)
-           (type (or (alien sb!unix:off-t) (member nil :start :end)) newpos))
-  (if (null newpos)
-      (sb!sys:without-interrupts
-        ;; First, find the position of the UNIX file descriptor in the file.
-        (multiple-value-bind (posn errno)
-            (sb!unix:unix-lseek (fd-stream-fd stream) 0 sb!unix:l_incr)
-          (declare (type (or (alien sb!unix:off-t) null) posn))
-          (cond ((integerp posn)
-                 ;; Adjust for buffered output: If there is any output
-                 ;; buffered, the *real* file position will be larger
-                 ;; than reported by lseek() because lseek() obviously
-                 ;; cannot take into account output we have not sent
-                 ;; yet.
-                 (dolist (later (fd-stream-output-later stream))
-                   (incf posn (- (caddr later)
-                                 (cadr later))))
-                 (incf posn (fd-stream-obuf-tail stream))
-                 ;; Adjust for unread input: If there is any input
-                 ;; read from UNIX but not supplied to the user of the
-                 ;; stream, the *real* file position will smaller than
-                 ;; reported, because we want to look like the unread
-                 ;; stuff is still available.
-                 (decf posn (- (fd-stream-ibuf-tail stream)
-                               (fd-stream-ibuf-head stream)))
-                 (when (fd-stream-unread stream)
-                   (decf posn))
-                 ;; Divide bytes by element size.
-                 (truncate posn (fd-stream-element-size stream)))
-                ((eq errno sb!unix:espipe)
-                 nil)
-                (t
-                 (sb!sys:with-interrupts
-                   (simple-stream-perror "failure in Unix lseek() on ~S"
-                                         stream
-                                         errno))))))
-      (let ((offset 0) origin)
-        (declare (type (alien sb!unix:off-t) offset))
-        ;; Make sure we don't have any output pending, because if we
-        ;; move the file pointer before writing this stuff, it will be
-        ;; written in the wrong location.
-        (flush-output-buffer stream)
-        (do ()
-            ((null (fd-stream-output-later stream)))
-          (sb!sys:serve-all-events))
-        ;; Clear out any pending input to force the next read to go to
-        ;; the disk.
-        (setf (fd-stream-unread stream) nil)
-        (setf (fd-stream-ibuf-head stream) 0)
-        (setf (fd-stream-ibuf-tail stream) 0)
-        ;; Trash cached value for listen, so that we check next time.
-        (setf (fd-stream-listen stream) nil)
-        ;; Now move it.
-        (cond ((eq newpos :start)
-               (setf offset 0 origin sb!unix:l_set))
-              ((eq newpos :end)
-               (setf offset 0 origin sb!unix:l_xtnd))
-              ((typep newpos '(alien sb!unix:off-t))
-               (setf offset (* newpos (fd-stream-element-size stream))
-                     origin sb!unix:l_set))
-              (t
-               (error "invalid position given to FILE-POSITION: ~S" newpos)))
-        (multiple-value-bind (posn errno)
-            (sb!unix:unix-lseek (fd-stream-fd stream) offset origin)
-          (cond ((typep posn '(alien sb!unix:off-t))
-                 t)
-                ((eq errno sb!unix:espipe)
-                 nil)
-                (t
-                 (simple-stream-perror "error in Unix lseek() on ~S"
-                                       stream
-                                       errno)))))))
+     (if arg1
+         (fd-stream-set-file-position fd-stream arg1)
+         (fd-stream-get-file-position fd-stream)))))
+
+;; FIXME: Think about this.
+;;
+;; (defun finish-fd-stream-output (fd-stream)
+;;   (let ((timeout (fd-stream-timeout fd-stream)))
+;;     (loop while (fd-stream-output-queue fd-stream)
+;;        ;; FIXME: SIGINT while waiting for a timeout will
+;;        ;; cause a timeout here.
+;;        do (when (and (not (serve-event timeout)) timeout)
+;;             (signal-timeout 'io-timeout
+;;                             :stream fd-stream
+;;                             :direction :write
+;;                             :seconds timeout)))))
+
+(defun finish-fd-stream-output (stream)
+  (flush-output-buffer stream)
+  (do ()
+      ((null (fd-stream-output-queue stream)))
+    (aver (fd-stream-serve-events stream))
+    (serve-all-events)))
+
+(defun fd-stream-get-file-position (stream)
+  (declare (fd-stream stream))
+  (without-interrupts
+    (let ((posn (sb!unix:unix-lseek (fd-stream-fd stream) 0 sb!unix:l_incr)))
+      (declare (type (or (alien sb!unix:unix-offset) null) posn))
+      ;; We used to return NIL for errno==ESPIPE, and signal an error
+      ;; in other failure cases. However, CLHS says to return NIL if
+      ;; the position cannot be determined -- so that's what we do.
+      (when (integerp posn)
+        ;; Adjust for buffered output: If there is any output
+        ;; buffered, the *real* file position will be larger
+        ;; than reported by lseek() because lseek() obviously
+        ;; cannot take into account output we have not sent
+        ;; yet.
+        (dolist (buffer (fd-stream-output-queue stream))
+          (incf posn (- (buffer-tail buffer) (buffer-head buffer))))
+        (let ((obuf (fd-stream-obuf stream)))
+          (when obuf
+            (incf posn (buffer-tail obuf))))
+        ;; Adjust for unread input: If there is any input
+        ;; read from UNIX but not supplied to the user of the
+        ;; stream, the *real* file position will smaller than
+        ;; reported, because we want to look like the unread
+        ;; stuff is still available.
+        (let ((ibuf (fd-stream-ibuf stream)))
+          (when ibuf
+            (decf posn (- (buffer-tail ibuf) (buffer-head ibuf)))))
+        ;; Divide bytes by element size.
+        (truncate posn (fd-stream-element-size stream))))))
+
+(defun fd-stream-set-file-position (stream position-spec)
+  (declare (fd-stream stream))
+  (check-type position-spec
+              (or (alien sb!unix:unix-offset) (member nil :start :end))
+              "valid file position designator")
+  (tagbody
+   :again
+     ;; Make sure we don't have any output pending, because if we
+     ;; move the file pointer before writing this stuff, it will be
+     ;; written in the wrong location.
+     (finish-fd-stream-output stream)
+     ;; Disable interrupts so that interrupt handlers doing output
+     ;; won't screw us.
+     (without-interrupts
+       (unless (fd-stream-output-finished-p stream)
+         ;; We got interrupted and more output came our way during
+         ;; the interrupt. Wrapping the FINISH-FD-STREAM-OUTPUT in
+         ;; WITHOUT-INTERRUPTS gets nasty as it can signal errors,
+         ;; so we prefer to do things like this...
+         (go :again))
+       ;; Clear out any pending input to force the next read to go to
+       ;; the disk.
+       (flush-input-buffer stream)
+       ;; Trash cached value for listen, so that we check next time.
+       (setf (fd-stream-listen stream) nil)
+         ;; Now move it.
+         (multiple-value-bind (offset origin)
+             (case position-spec
+               (:start
+                (values 0 sb!unix:l_set))
+               (:end
+                (values 0 sb!unix:l_xtnd))
+               (t
+                (values (* position-spec (fd-stream-element-size stream))
+                        sb!unix:l_set)))
+           (declare (type (alien sb!unix:unix-offset) offset))
+           (let ((posn (sb!unix:unix-lseek (fd-stream-fd stream)
+                                           offset origin)))
+             ;; CLHS says to return true if the file-position was set
+             ;; succesfully, and NIL otherwise. We are to signal an error
+             ;; only if the given position was out of bounds, and that is
+             ;; dealt with above. In times past we used to return NIL for
+             ;; errno==ESPIPE, and signal an error in other cases.
+             ;;
+             ;; FIXME: We are still liable to signal an error if flushing
+             ;; output fails.
+             (return-from fd-stream-set-file-position
+               (typep posn '(alien sb!unix:unix-offset))))))))
+
 \f
 ;;;; creation routines (MAKE-FD-STREAM and OPEN)
 
 ;;; FILE is the name of the file (will be returned by PATHNAME).
 ;;;
 ;;; NAME is used to identify the stream when printed.
+;;;
+;;; If SERVE-EVENTS is true, SERVE-EVENT machinery is used to
+;;; handle blocking IO on the stream.
 (defun make-fd-stream (fd
                        &key
                        (input nil input-p)
                        (element-type 'base-char)
                        (buffering :full)
                        (external-format :default)
+                       serve-events
                        timeout
                        file
                        original
                                  (format nil "file ~A" file)
                                  (format nil "descriptor ~W" fd)))
                        auto-close)
-  (declare (type index fd) (type (or index null) timeout)
+  (declare (type index fd) (type (or real null) timeout)
            (type (member :none :line :full) buffering))
   (cond ((not (or input-p output-p))
          (setf input t))
         ((not (or input output))
          (error "File descriptor must be opened either for input or output.")))
   (let ((stream (%make-fd-stream :fd fd
+                                 :fd-type (progn
+                                            #!-win32 (sb!unix:fd-type fd)
+                                            ;; KLUDGE.
+                                            #!+win32 (if serve-events
+                                                         :unknown
+                                                         :regular))
                                  :name name
                                  :file file
                                  :original original
                                  :pathname pathname
                                  :buffering buffering
                                  :dual-channel-p dual-channel-p
-                                 :external-format external-format
-                                 :timeout timeout)))
+                                 :bivalent-p (eq element-type :default)
+                                 :serve-events serve-events
+                                 :timeout
+                                 (if timeout
+                                     (coerce timeout 'single-float)
+                                     nil))))
     (set-fd-stream-routines stream element-type external-format
                             input output input-buffer-p)
     (when (and auto-close (fboundp 'finalize))
                   (sb!unix:unix-close fd)
                   #!+sb-show
                   (format *terminal-io* "** closed file descriptor ~W **~%"
-                          fd))))
+                          fd))
+                :dont-save t))
     stream))
 
 ;;; Pick a name to use for the backup file for the :IF-EXISTS
 ;;; :RENAME-AND-DELETE and :RENAME options.
 (defun pick-backup-name (name)
-  (declare (type simple-base-string name))
-  (concatenate 'simple-base-string name ".bak"))
+  (declare (type simple-string name))
+  (concatenate 'simple-string name ".bak"))
 
 ;;; Ensure that the given arg is one of the given list of valid
 ;;; things. Allow the user to fix any problems.
 
 (defun open (filename
              &key
-             (direction :input)
-             (element-type 'base-char)
-             (if-exists nil if-exists-given)
-             (if-does-not-exist nil if-does-not-exist-given)
-             (external-format :default)
-             &aux ; Squelch assignment warning.
+               (direction :input)
+               (element-type 'base-char)
+               (if-exists nil if-exists-given)
+               (if-does-not-exist nil if-does-not-exist-given)
+               (external-format :default)
+             &aux                       ; Squelch assignment warning.
              (direction direction)
              (if-does-not-exist if-does-not-exist)
              (if-exists if-exists))
 
   ;; Calculate useful stuff.
   (multiple-value-bind (input output mask)
-      (case direction
+      (ecase direction
         (:input  (values   t nil sb!unix:o_rdonly))
         (:output (values nil   t sb!unix:o_wronly))
         (:io     (values   t   t sb!unix:o_rdwr))
         (:probe  (values   t nil sb!unix:o_rdonly)))
     (declare (type index mask))
-    (let* ((pathname (merge-pathnames filename))
-           (namestring
-            (cond ((unix-namestring pathname input))
-                  ((and input (eq if-does-not-exist :create))
-                   (unix-namestring pathname nil))
-                  ((and (eq direction :io) (not if-does-not-exist-given))
-                   (unix-namestring pathname nil)))))
-      ;; Process if-exists argument if we are doing any output.
-      (cond (output
-             (unless if-exists-given
-               (setf if-exists
-                     (if (eq (pathname-version pathname) :newest)
-                         :new-version
-                         :error)))
-             (ensure-one-of if-exists
-                            '(:error :new-version :rename
-                                     :rename-and-delete :overwrite
-                                     :append :supersede nil)
-                            :if-exists)
-             (case if-exists
-               ((:new-version :error nil)
-                (setf mask (logior mask sb!unix:o_excl)))
-               ((:rename :rename-and-delete)
-                (setf mask (logior mask sb!unix:o_creat)))
-               ((:supersede)
-                (setf mask (logior mask sb!unix:o_trunc)))
-               (:append
-                (setf mask (logior mask sb!unix:o_append)))))
-            (t
-             (setf if-exists :ignore-this-arg)))
-
-      (unless if-does-not-exist-given
-        (setf if-does-not-exist
-              (cond ((eq direction :input) :error)
-                    ((and output
-                          (member if-exists '(:overwrite :append)))
-                     :error)
-                    ((eq direction :probe)
+    (let* ( ;; PATHNAME is the pathname we associate with the stream.
+           (pathname (merge-pathnames filename))
+           (physical (physicalize-pathname pathname))
+           (truename (probe-file physical))
+           ;; NAMESTRING is the native namestring we open the file with.
+           (namestring (cond (truename
+                              (native-namestring truename :as-file t))
+                             ((or (not input)
+                                  (and input (eq if-does-not-exist :create))
+                                  (and (eq direction :io)
+                                       (not if-does-not-exist-given)))
+                              (native-namestring physical :as-file t)))))
+      (flet ((open-error (format-control &rest format-arguments)
+               (error 'simple-file-error
+                      :pathname pathname
+                      :format-control format-control
+                      :format-arguments format-arguments)))
+        ;; Process if-exists argument if we are doing any output.
+        (cond (output
+               (unless if-exists-given
+                 (setf if-exists
+                       (if (eq (pathname-version pathname) :newest)
+                           :new-version
+                           :error)))
+               (ensure-one-of if-exists
+                              '(:error :new-version :rename
+                                :rename-and-delete :overwrite
+                                :append :supersede nil)
+                              :if-exists)
+               (case if-exists
+                 ((:new-version :error nil)
+                  (setf mask (logior mask sb!unix:o_excl)))
+                 ((:rename :rename-and-delete)
+                  (setf mask (logior mask sb!unix:o_creat)))
+                 ((:supersede)
+                  (setf mask (logior mask sb!unix:o_trunc)))
+                 (:append
+                  (setf mask (logior mask sb!unix:o_append)))))
+              (t
+               (setf if-exists :ignore-this-arg)))
+
+        (unless if-does-not-exist-given
+          (setf if-does-not-exist
+                (cond ((eq direction :input) :error)
+                      ((and output
+                            (member if-exists '(:overwrite :append)))
+                       :error)
+                      ((eq direction :probe)
+                       nil)
+                      (t
+                       :create))))
+        (ensure-one-of if-does-not-exist
+                       '(:error :create nil)
+                       :if-does-not-exist)
+        (cond ((and if-exists-given
+                    truename
+                    (eq if-exists :new-version))
+               (open-error "OPEN :IF-EXISTS :NEW-VERSION is not supported ~
+                            when a new version must be created."))
+              ((eq if-does-not-exist :create)
+               (setf mask (logior mask sb!unix:o_creat)))
+              ((not (member if-exists '(:error nil))))
+              ;; Both if-does-not-exist and if-exists now imply
+              ;; that there will be no opening of files, and either
+              ;; an error would be signalled, or NIL returned
+              ((and (not if-exists) (not if-does-not-exist))
+               (return-from open))
+              ((and if-exists if-does-not-exist)
+               (open-error "OPEN :IF-DOES-NOT-EXIST ~s ~
+                                 :IF-EXISTS ~s will always signal an error."
+                           if-does-not-exist if-exists))
+              (truename
+               (if if-exists
+                   (open-error "File exists ~s." pathname)
+                   (return-from open)))
+              (if-does-not-exist
+               (open-error "File does not exist ~s." pathname))
+              (t
+               (return-from open)))
+        (let ((original (case if-exists
+                          ((:rename :rename-and-delete)
+                           (pick-backup-name namestring))
+                          ((:append :overwrite)
+                           ;; KLUDGE: Prevent CLOSE from deleting
+                           ;; appending streams when called with :ABORT T
+                           namestring)))
+              (delete-original (eq if-exists :rename-and-delete))
+              (mode #o666))
+          (when (and original (not (eq original namestring)))
+            ;; We are doing a :RENAME or :RENAME-AND-DELETE. Determine
+            ;; whether the file already exists, make sure the original
+            ;; file is not a directory, and keep the mode.
+            (let ((exists
+                    (and namestring
+                         (multiple-value-bind (okay err/dev inode orig-mode)
+                             (sb!unix:unix-stat namestring)
+                           (declare (ignore inode)
+                                    (type (or index null) orig-mode))
+                           (cond
+                             (okay
+                              (when (and output (= (logand orig-mode #o170000)
+                                                   #o40000))
+                                (error 'simple-file-error
+                                       :pathname pathname
+                                       :format-control
+                                       "can't open ~S for output: is a directory"
+                                       :format-arguments (list namestring)))
+                              (setf mode (logand orig-mode #o777))
+                              t)
+                             ((eql err/dev sb!unix:enoent)
+                              nil)
+                             (t
+                              (simple-file-perror "can't find ~S"
+                                                  namestring
+                                                  err/dev)))))))
+              (unless (and exists
+                           (rename-the-old-one namestring original))
+                (setf original nil)
+                (setf delete-original nil)
+                ;; In order to use :SUPERSEDE instead, we have to make
+                ;; sure SB!UNIX:O_CREAT corresponds to
+                ;; IF-DOES-NOT-EXIST. SB!UNIX:O_CREAT was set before
+                ;; because of IF-EXISTS being :RENAME.
+                (unless (eq if-does-not-exist :create)
+                  (setf mask
+                        (logior (logandc2 mask sb!unix:o_creat)
+                                sb!unix:o_trunc)))
+                (setf if-exists :supersede))))
+
+          ;; Now we can try the actual Unix open(2).
+          (multiple-value-bind (fd errno)
+              (if namestring
+                  (sb!unix:unix-open namestring mask mode)
+                  (values nil sb!unix:enoent))
+            (flet ((vanilla-open-error ()
+                     (simple-file-perror "error opening ~S" pathname errno)))
+              (cond ((numberp fd)
+                     (case direction
+                       ((:input :output :io)
+                        ;; For O_APPEND opened files, lseek returns 0 until first write.
+                        ;; So we jump ahead here.
+                        (when (eq if-exists :append)
+                          (sb!unix:unix-lseek fd 0 sb!unix:l_xtnd))
+                        (make-fd-stream fd
+                                        :input input
+                                        :output output
+                                        :element-type element-type
+                                        :external-format external-format
+                                        :file namestring
+                                        :original original
+                                        :delete-original delete-original
+                                        :pathname pathname
+                                        :dual-channel-p nil
+                                        :serve-events nil
+                                        :input-buffer-p t
+                                        :auto-close t))
+                       (:probe
+                        (let ((stream
+                                (%make-fd-stream :name namestring
+                                                 :fd fd
+                                                 :pathname pathname
+                                                 :element-type element-type)))
+                          (close stream)
+                          stream))))
+                    ((eql errno sb!unix:enoent)
+                     (case if-does-not-exist
+                       (:error (vanilla-open-error))
+                       (:create
+                        (open-error "~@<The path ~2I~_~S ~I~_does not exist.~:>"
+                                    pathname))
+                       (t nil)))
+                    ((and (eql errno sb!unix:eexist) (null if-exists))
                      nil)
                     (t
-                     :create))))
-      (ensure-one-of if-does-not-exist
-                     '(:error :create nil)
-                     :if-does-not-exist)
-      (if (eq if-does-not-exist :create)
-        (setf mask (logior mask sb!unix:o_creat)))
-
-      (let ((original (case if-exists
-                        ((:rename :rename-and-delete)
-                         (pick-backup-name namestring))
-                        ((:append :overwrite)
-                         ;; KLUDGE: Provent CLOSE from deleting
-                         ;; appending streams when called with :ABORT T
-                         namestring)))
-            (delete-original (eq if-exists :rename-and-delete))
-            (mode #o666))
-        (when (and original (not (eq original namestring)))
-          ;; We are doing a :RENAME or :RENAME-AND-DELETE. Determine
-          ;; whether the file already exists, make sure the original
-          ;; file is not a directory, and keep the mode.
-          (let ((exists
-                 (and namestring
-                      (multiple-value-bind (okay err/dev inode orig-mode)
-                          (sb!unix:unix-stat namestring)
-                        (declare (ignore inode)
-                                 (type (or index null) orig-mode))
-                        (cond
-                         (okay
-                          (when (and output (= (logand orig-mode #o170000)
-                                               #o40000))
-                            (error 'simple-file-error
-                                   :pathname namestring
-                                   :format-control
-                                   "can't open ~S for output: is a directory"
-                                   :format-arguments (list namestring)))
-                          (setf mode (logand orig-mode #o777))
-                          t)
-                         ((eql err/dev sb!unix:enoent)
-                          nil)
-                         (t
-                          (simple-file-perror "can't find ~S"
-                                              namestring
-                                              err/dev)))))))
-            (unless (and exists
-                         (rename-the-old-one namestring original))
-              (setf original nil)
-              (setf delete-original nil)
-              ;; In order to use :SUPERSEDE instead, we have to make
-              ;; sure SB!UNIX:O_CREAT corresponds to
-              ;; IF-DOES-NOT-EXIST. SB!UNIX:O_CREAT was set before
-              ;; because of IF-EXISTS being :RENAME.
-              (unless (eq if-does-not-exist :create)
-                (setf mask
-                      (logior (logandc2 mask sb!unix:o_creat)
-                              sb!unix:o_trunc)))
-              (setf if-exists :supersede))))
-
-        ;; Now we can try the actual Unix open(2).
-        (multiple-value-bind (fd errno)
-            (if namestring
-                (sb!unix:unix-open namestring mask mode)
-                (values nil sb!unix:enoent))
-          (labels ((open-error (format-control &rest format-arguments)
-                     (error 'simple-file-error
-                            :pathname pathname
-                            :format-control format-control
-                            :format-arguments format-arguments))
-                   (vanilla-open-error ()
-                     (simple-file-perror "error opening ~S" pathname errno)))
-            (cond ((numberp fd)
-                   (case direction
-                     ((:input :output :io)
-                      (make-fd-stream fd
-                                      :input input
-                                      :output output
-                                      :element-type element-type
-                                      :external-format external-format
-                                      :file namestring
-                                      :original original
-                                      :delete-original delete-original
-                                      :pathname pathname
-                                      :dual-channel-p nil
-                                      :input-buffer-p t
-                                      :auto-close t))
-                     (:probe
-                      (let ((stream
-                             (%make-fd-stream :name namestring
-                                              :fd fd
-                                              :pathname pathname
-                                              :element-type element-type)))
-                        (close stream)
-                        stream))))
-                  ((eql errno sb!unix:enoent)
-                   (case if-does-not-exist
-                     (:error (vanilla-open-error))
-                     (:create
-                      (open-error "~@<The path ~2I~_~S ~I~_does not exist.~:>"
-                                  pathname))
-                     (t nil)))
-                  ((and (eql errno sb!unix:eexist) (null if-exists))
-                   nil)
-                  (t
-                   (vanilla-open-error)))))))))
+                     (vanilla-open-error))))))))))
 \f
 ;;;; initialization
 
   (setf *trace-output* *standard-output*)
   (values))
 
+(defun stream-deinit ()
+  ;; Unbind to make sure we're not accidently dealing with it
+  ;; before we're ready (or after we think it's been deinitialized).
+  (with-available-buffers-lock ()
+    (without-package-locks
+        (makunbound '*available-buffers*))))
+
+(defun stdstream-external-format (fd outputp)
+  #!-win32 (declare (ignore fd outputp))
+  (let* ((keyword #!+win32 (if (and (/= fd -1)
+                                    (logbitp 0 fd)
+                                    (logbitp 1 fd))
+                               :ucs-2
+                               (if outputp
+                                   (sb!win32::console-output-codepage)
+                                   (sb!win32::console-input-codepage)))
+                  #!-win32 (default-external-format))
+         (ef (get-external-format keyword))
+         (replacement (ef-default-replacement-character ef)))
+    `(,keyword :replacement ,replacement)))
+
 ;;; This is called whenever a saved core is restarted.
-(defun stream-reinit ()
-  (setf *available-buffers* nil)
+(defun stream-reinit (&optional init-buffers-p)
+  (when init-buffers-p
+    (with-available-buffers-lock ()
+      (aver (not (boundp '*available-buffers*)))
+      (setf *available-buffers* nil)))
   (with-output-to-string (*error-output*)
-    (setf *stdin*
-          (make-fd-stream 0 :name "standard input" :input t :buffering :line))
-    (setf *stdout*
-          (make-fd-stream 1 :name "standard output" :output t :buffering :line))
-    (setf *stderr*
-          (make-fd-stream 2 :name "standard error" :output t :buffering :line))
+    (multiple-value-bind (in out err)
+        #!-win32 (values 0 1 2)
+        #!+win32 (sb!win32::get-std-handles)
+      (flet ((stdio-stream (handle name inputp outputp)
+               (make-fd-stream
+                handle
+                :name name
+                :input inputp
+                :output outputp
+                :buffering :line
+                :element-type :default
+                :serve-events inputp
+                :external-format (stdstream-external-format handle outputp))))
+        (setf *stdin*  (stdio-stream in  "standard input"    t nil))
+        (setf *stdout* (stdio-stream out "standard output" nil   t))
+        (setf *stderr* (stdio-stream err "standard error"  nil   t))))
+    #!+win32
+    (setf *tty* (make-two-way-stream *stdin* *stdout*))
+    #!-win32
     (let* ((ttyname #.(coerce "/dev/tty" 'simple-base-string))
            (tty (sb!unix:unix-open ttyname sb!unix:o_rdwr #o666)))
       (if tty
           (setf *tty*
-                (make-fd-stream tty
-                                :name "the terminal"
-                                :input t
-                                :output t
-                                :buffering :line
+                (make-fd-stream tty :name "the terminal"
+                                :input t :output t :buffering :line
+                                :external-format (stdstream-external-format
+                                                  tty t)
+                                :serve-events (or #!-win32 t)
                                 :auto-close t))
           (setf *tty* (make-two-way-stream *stdin* *stdout*))))
     (princ (get-output-stream-string *error-output*) *stderr*))
       (cond (new-name
              (setf (fd-stream-pathname stream) new-name)
              (setf (fd-stream-file stream)
-                   (unix-namestring new-name nil))
+                   (native-namestring (physicalize-pathname new-name)
+                                      :as-file t))
              t)
             (t
              (fd-stream-pathname stream)))))