better encapsulation support in generic functions
[sbcl.git] / src / code / fdefinition.lisp
index 0b72f21..f004d2d 100644 (file)
   (declare (type fdefn fdefn))
   (fdefn-name fdefn))
 
-(defun fdefn-function (fdefn)
+(defun fdefn-fun (fdefn)
   (declare (type fdefn fdefn)
-          (values (or function null)))
-  (fdefn-function fdefn))
+           (values (or function null)))
+  (fdefn-fun fdefn))
 
-(defun (setf fdefn-function) (fun fdefn)
+(defun (setf fdefn-fun) (fun fdefn)
   (declare (type function fun)
-          (type fdefn fdefn)
-          (values function))
-  (setf (fdefn-function fdefn) fun))
+           (type fdefn fdefn)
+           (values function))
+  (setf (fdefn-fun fdefn) fun))
 
 (defun fdefn-makunbound (fdefn)
   (declare (type fdefn fdefn))
   (dolist (fdefn *!initial-fdefn-objects*)
     (setf (info :function :definition (fdefn-name fdefn)) fdefn)))
 
+;;; Return the fdefn object for NAME. If it doesn't already exist and
+;;; CREATE is non-NIL, create a new (unbound) one.
 (defun fdefinition-object (name create)
-  #!+sb-doc
-  "Return the fdefn object for NAME. If it doesn't already exist and CREATE
-   is non-NIL, create a new (unbound) one."
   (declare (values (or fdefn null)))
-  (unless (or (symbolp name)
-             (and (consp name)
-                  (eq (car name) 'setf)
-                  (let ((cdr (cdr name)))
-                    (and (consp cdr)
-                         (symbolp (car cdr))
-                         (null (cdr cdr))))))
-    (error 'simple-type-error
-          :datum name
-          :expected-type '(or symbol list)
-          :format-control "invalid function name: ~S"
-          :format-arguments (list name)))
+  (legal-fun-name-or-type-error name)
   (let ((fdefn (info :function :definition name)))
     (if (and (null fdefn) create)
-       (setf (info :function :definition name) (make-fdefn name))
-       fdefn)))
+        (setf (info :function :definition name) (make-fdefn name))
+        fdefn)))
 
-;;; FIXME: If the fundamental operation performed when
-;;; funcalling a symbol is %COERCE-NAME-TO-FUNCTION, which expands into
-;;; FDEFINITION-OBJECT, which does (INFO :FUNCTION :DEFINITION NAME),
-;;; that's a horrendously heavyweight way to implement SYMBOL-FUNCTION.
-;;; What compelling reason is there for all this hairiness? The only
-;;; thing I can think of is that it does give a place to store
-;;; SETF functions, but I don't think that's a good enough reason.
-;;; It might even be that the FDEFINITION arrangement saves a little
-;;; space, if the proportion of function-less symbols is high enough,
-;;; but I don't think that's a good enough reason, either.
-;;; I'd really like to wipe out FDEFN stuff root and branch, and
-;;; just store SETF functions in the symbol property list.
-;;;
-;;; One problem with just doing the simple thing: What happens when
-;;; people call symbols which have no function definitions?
-;;;   1. Just hit "undefined function" error -- with no clue as to
-;;;      what undefined function it was. (This might actually not be
-;;;      too horrible, since the compiler warns you about undefined
-;;;      functions and the debugger aims, with incomplete success,
-;;;      to show you what form caused an error.)
-;;;   2. various solutions involving closures in the function slot,
-;;;      all of which have the drawback of extra memory use and extra
-;;;      difficulty in detecting when functions are undefined
-;;;   2a. Have every single symbol have an undefined function closure
-;;;       which points back to it to tell you which undefined symbol it
-;;;       was. (4 extra words per undefined symbol)
-;;;   2b. Play tricks with FDEFINITION, where the default SYMBOL-FUNCTION
-;;;       for any function is an anonymous "undefined function" error
-;;;       which doesn't tell you what the problem was, but if FDEFINITION
-;;;       is ever called on an undefined symbol, it helpfully changes the
-;;;       function definition to point to a closure which knows which
-;;;       symbol caused the problem.
-;;;   4. Just don't sweat it except when DEBUG>SPEED, where the calling
-;;;      convention gets tweaked to test for the undefined-function
-;;;      function at call time and bail out with helpful information
-;;;      if it's there.
-;;;   5. Require that the function calling convention be stereotyped
-;;;      along the lines of
-;;;            mov %ebx, local_immediate_3         ; Point to symbol.
-;;;            mov %eax, symbol_function_offset(%eax) ; Point to function.
-;;;            call *function_code_pointer(%eax)      ; Go.
-;;;      That way, it's guaranteed that on entry to a function, %EBX points
-;;;      back to the symbol which was used to indirect into the function,
-;;;      so the undefined function handler can base its complaint on that.
-;;;
-;;; Another problem with doing the simple thing: people will want to
-;;; indirect through something in order to get to SETF functions, in
-;;; order to be able to redefine them. What will they indirect
-;;; through? This could be done with a hack, making an anonymous
-;;; symbol and linking it to the main symbol's SB!KERNEL:SETF-FUNCTION
-;;; property. The anonymous symbol could even point back to the symbol
-;;; it's the SETF function for, so that if the SETF function was
-;;; undefined at the time a call was made, the debugger could say
-;;; which function caused the problem. It'd probably be cleaner,
-;;; though, to use a new type of primitive object (SYMBOLOID?)
-;;; instead. It could probably be like symbol except that its name
-;;; could be any object and its value points back to the symbol which
-;;; owns it. Then the setf functions for FOO could be on the list (GET
-;;; FOO 'SB!KERNEL:SYMBOLOIDS)
-;;;
-;;; FIXME: Oh, my. Now that I've started thinking about it, I
-;;; appreciate more fully how weird and twisted FDEFNs might be. Look
-;;; at the calling sequence for full calls. It goes and reads the
-;;; address of a function object from its own table of immediate
-;;; values, then jumps into that. Consider how weird that is. Not only
-;;; is it not doing indirection through a symbol (which I'd already
-;;; realized) but it's not doing indirection through
+(defun maybe-clobber-ftype (name)
+  (unless (eq :declared (info :function :where-from name))
+    (clear-info :function :type name)))
 
-;;; The compiler emits calls to this when someone tries to funcall a symbol.
-(defun %coerce-name-to-function (name)
-  #!+sb-doc
-  "Returns the definition for name, including any encapsulations. Settable
-   with SETF."
+;;; Return the fdefinition of NAME, including any encapsulations.
+;;; The compiler emits calls to this when someone tries to FUNCALL
+;;; something. SETFable.
+#!-sb-fluid (declaim (inline %coerce-name-to-fun))
+(defun %coerce-name-to-fun (name)
   (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
-    (or (and fdefn (fdefn-function fdefn))
-       (error 'undefined-function :name name))))
+    (or (and fdefn (fdefn-fun fdefn))
+        (error 'undefined-function :name name))))
+(defun (setf %coerce-name-to-fun) (function name)
+  (maybe-clobber-ftype name)
+  (let ((fdefn (fdefinition-object name t)))
+    (setf (fdefn-fun fdefn) function)))
 
-(defun %coerce-callable-to-function (callable)
+(defun %coerce-callable-to-fun (callable)
   (if (functionp callable)
       callable
-      (%coerce-name-to-function callable)))
-
-;;; This is just another name for %COERCE-NAME-TO-FUNCTION.
-#!-sb-fluid (declaim (inline raw-definition))
-(defun raw-definition (name)
-  ;; We know that we are calling %COERCE-NAME-TO-FUNCTION, so don't remind us.
-  (declare (optimize (inhibit-warnings 3)))
-  (%coerce-name-to-function name))
-(defun (setf raw-definition) (function name)
-  (let ((fdefn (fdefinition-object name t)))
-    (setf (fdefn-function fdefn) function)))
-
-;;; FIXME: There seems to be no good reason to have both
-;;; %COERCE-NAME-TO-FUNCTION and RAW-DEFINITION names for the same
-;;; thing. And despite what the doc string of %COERCE-NAME-TO-FUNCTION
-;;; says, it's doesn't look settable. Perhaps we could collapse
-;;; %COERCE-TO-FUNCTION, RAW-DEFINITION, and (SETF RAW-DEFINITION)
-;;; into RAW-FDEFINITION and (SETF RAW-FDEFINITION), or
-;;; OUTER-FDEFINITION and (SETF OUTER-FDEFINITION).
+      (%coerce-name-to-fun callable)))
 \f
 ;;;; definition encapsulation
 
 (defstruct (encapsulation-info (:constructor make-encapsulation-info
-                                            (type definition)))
+                                             (type definition))
+                               (:copier nil))
   ;; This is definition's encapsulation type. The encapsulated
-  ;; definition is in the previous encapsulation-info element or
+  ;; definition is in the previous ENCAPSULATION-INFO element or
   ;; installed as the global definition of some function name.
   type
   ;; the previous, encapsulated definition. This used to be installed
   ;; replaced by an encapsulation of type TYPE.
   (definition nil :type function))
 
-;;; We must bind and close over info. Consider the case where we
-;;; encapsulate (the second) an encapsulated (the first) definition,
-;;; and later someone unencapsulates the encapsulated (first)
-;;; definition. We don't want our encapsulation (second) to bind
-;;; basic-definition to the encapsulated (first) definition when it no
-;;; longer exists. When unencapsulating, we make sure to clobber the
-;;; appropriate info structure to allow basic-definition to be bound
-;;; to the next definition instead of an encapsulation that no longer
-;;; exists.
+;;; Replace the definition of NAME with a function that binds NAME's
+;;; arguments to a variable named ARG-LIST, binds name's definition
+;;; to a variable named BASIC-DEFINITION, and evaluates BODY in that
+;;; context. TYPE is whatever you would like to associate with this
+;;; encapsulation for identification in case you need multiple
+;;; encapsulations of the same name.
 (defun encapsulate (name type body)
-  #!+sb-doc
-  "Replaces the definition of NAME with a function that binds name's arguments
-   a variable named argument-list, binds name's definition to a variable named
-   basic-definition, and evaluates BODY in that context. TYPE is
-   whatever you would like to associate with this encapsulation for
-   identification in case you need multiple encapsuations of the same name."
   (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
-    (unless (and fdefn (fdefn-function fdefn))
+    (unless (and fdefn (fdefn-fun fdefn))
       (error 'undefined-function :name name))
-    (let ((info (make-encapsulation-info type (fdefn-function fdefn))))
-      (setf (fdefn-function fdefn)
-           #'(lambda (&rest argument-list)
-               (declare (special argument-list))
-               (let ((basic-definition (encapsulation-info-definition info)))
-                 (declare (special basic-definition))
-                 (eval body)))))))
+    (when (typep (fdefn-fun fdefn) 'generic-function)
+      (return-from encapsulate
+        (encapsulate-generic-function (fdefn-fun fdefn) type body)))
+    ;; We must bind and close over INFO. Consider the case where we
+    ;; encapsulate (the second) an encapsulated (the first)
+    ;; definition, and later someone unencapsulates the encapsulated
+    ;; (first) definition. We don't want our encapsulation (second) to
+    ;; bind basic-definition to the encapsulated (first) definition
+    ;; when it no longer exists. When unencapsulating, we make sure to
+    ;; clobber the appropriate INFO structure to allow
+    ;; basic-definition to be bound to the next definition instead of
+    ;; an encapsulation that no longer exists.
+    (let ((info (make-encapsulation-info type (fdefn-fun fdefn))))
+      (setf (fdefn-fun fdefn)
+            (named-lambda encapsulation (&rest arg-list)
+              (declare (special arg-list))
+              (let ((basic-definition (encapsulation-info-definition info)))
+                (declare (special basic-definition))
+                (eval body)))))))
 
-;;; Finds the encapsulation info that has been closed over.
+;;; This is like FIND-IF, except that we do it on a compiled closure's
+;;; environment.
+(defun find-if-in-closure (test closure)
+  (declare (closure closure))
+  (do-closure-values (value closure)
+    (when (funcall test value)
+      (return value))))
+
+;;; Find the encapsulation info that has been closed over.
 (defun encapsulation-info (fun)
-  (and (functionp fun)
-       (= (get-type fun) sb!vm:closure-header-type)
-       (find-if-in-closure #'encapsulation-info-p fun)))
+  (when (closurep fun)
+    (find-if-in-closure #'encapsulation-info-p fun)))
 
 ;;; When removing an encapsulation, we must remember that
 ;;; encapsulating definitions close over a reference to the
-;;; encapsulation-info that describes the encapsulating definition.
+;;; ENCAPSULATION-INFO that describes the encapsulating definition.
 ;;; When you find an info with the target type, the previous info in
 ;;; the chain has the ensulating definition of that type. We take the
 ;;; encapsulated definition from the info with the target type, and we
   #!+sb-doc
   "Removes NAME's most recent encapsulation of the specified TYPE."
   (let* ((fdefn (fdefinition-object name nil))
-        (encap-info (encapsulation-info (fdefn-function fdefn))))
+         (encap-info (encapsulation-info (fdefn-fun fdefn))))
     (declare (type (or encapsulation-info null) encap-info))
+    (when (and fdefn (typep (fdefn-fun fdefn) 'generic-function))
+      (return-from unencapsulate
+        (unencapsulate-generic-function (fdefn-fun fdefn) type)))
     (cond ((not encap-info)
-          ;; It disappeared on us, so don't worry about it.
-          )
-         ((eq (encapsulation-info-type encap-info) type)
-          ;; It's the first one, so change the fdefn object.
-          (setf (fdefn-function fdefn)
-                (encapsulation-info-definition encap-info)))
-         (t
-          ;; It must be an interior one, so find it.
-          (loop
-            (let ((next-info (encapsulation-info
-                              (encapsulation-info-definition encap-info))))
-              (unless next-info
-                ;; Not there, so don't worry about it.
-                (return))
-              (when (eq (encapsulation-info-type next-info) type)
-                ;; This is it, so unlink us.
-                (setf (encapsulation-info-definition encap-info)
-                      (encapsulation-info-definition next-info))
-                (return))
-              (setf encap-info next-info))))))
+           ;; It disappeared on us, so don't worry about it.
+           )
+          ((eq (encapsulation-info-type encap-info) type)
+           ;; It's the first one, so change the fdefn object.
+           (setf (fdefn-fun fdefn)
+                 (encapsulation-info-definition encap-info)))
+          (t
+           ;; It must be an interior one, so find it.
+           (loop
+             (let ((next-info (encapsulation-info
+                               (encapsulation-info-definition encap-info))))
+               (unless next-info
+                 ;; Not there, so don't worry about it.
+                 (return))
+               (when (eq (encapsulation-info-type next-info) type)
+                 ;; This is it, so unlink us.
+                 (setf (encapsulation-info-definition encap-info)
+                       (encapsulation-info-definition next-info))
+                 (return))
+               (setf encap-info next-info))))))
   t)
 
+;;; Does NAME have an encapsulation of the given TYPE?
 (defun encapsulated-p (name type)
-  #!+sb-doc
-  "Returns t if name has an encapsulation of the given type, otherwise nil."
   (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
-    (do ((encap-info (encapsulation-info (fdefn-function fdefn))
-                    (encapsulation-info
-                     (encapsulation-info-definition encap-info))))
-       ((null encap-info) nil)
+    (when (and fdefn (typep (fdefn-fun fdefn) 'generic-function))
+      (return-from encapsulated-p
+        (encapsulated-generic-function-p (fdefn-fun fdefn) type)))
+    (do ((encap-info (encapsulation-info (fdefn-fun fdefn))
+                     (encapsulation-info
+                      (encapsulation-info-definition encap-info))))
+        ((null encap-info) nil)
       (declare (type (or encapsulation-info null) encap-info))
       (when (eq (encapsulation-info-type encap-info) type)
-       (return t)))))
+        (return t)))))
 \f
 ;;;; FDEFINITION
 
 ;;; KLUDGE: Er, it looks as though this means that
 ;;;    (FUNCALL (FDEFINITION 'FOO))
 ;;; doesn't do the same thing as
-;;;    (FUNCALL 'FOO).
-;;; That doesn't look like ANSI behavior to me. Look e.g. at the
-;;; ANSI definition of TRACE: "Whenever a traced function is invoked,
-;;; information about the call, ..". Try this:
+;;;    (FUNCALL 'FOO),
+;;; and (SYMBOL-FUNCTION 'FOO) isn't in general the same thing
+;;; as (FDEFINITION 'FOO). That doesn't look like ANSI behavior to me.
+;;; Look e.g. at the ANSI definition of TRACE: "Whenever a traced
+;;; function is invoked, information about the call, ..". Try this:
 ;;;   (DEFUN FOO () (PRINT "foo"))
 ;;;   (TRACE FOO)
 ;;;   (FUNCALL 'FOO)
 ;;;   (FUNCALL (FDEFINITION 'FOO))
-;;; What to do? ANSI says TRACE "Might change the definitions of the functions
-;;; named by function-names." Might it be OK to just get punt all this
-;;; encapsulation stuff and go back to a simple but correct implementation of
-;;; TRACE? We'd lose the ability to redefine a TRACEd function and keep the
-;;; trace in place, but that seems tolerable to me. (Is the wrapper stuff
-;;; needed for anything else besides TRACE?)
+;;; What to do? ANSI says TRACE "Might change the definitions of the
+;;; functions named by function-names." Might it be OK to just get
+;;; punt all this encapsulation stuff and go back to a simple but
+;;; correct implementation of TRACE? We'd lose the ability to redefine
+;;; a TRACEd function and keep the trace in place, but that seems
+;;; tolerable to me. (Is the wrapper stuff needed for anything else
+;;; besides TRACE?)
 ;;;
 ;;; The only problem I can see with not having a wrapper: If tracing
 ;;; EQ, EQL, EQUAL, or EQUALP causes its function address to change,
 ;;; it will mess up the MAKE-HASH-TABLE logic which uses EQ tests
-;;; on those function values. -- WHN 19990906
+;;; on those function values. But given the ANSI statement about
+;;; TRACE causing things to change, that doesn't seem too unreasonable;
+;;; and we might even be able to forbid tracing these functions.
+;;; -- WHN 2001-11-02
 (defun fdefinition (name)
   #!+sb-doc
   "Return name's global function definition taking care to respect any
    encapsulations and to return the innermost encapsulated definition.
    This is SETF'able."
-  (let ((fun (raw-definition name)))
+  (let ((fun (%coerce-name-to-fun name)))
     (loop
-      (let ((encap-info (encapsulation-info fun)))
-       (if encap-info
-           (setf fun (encapsulation-info-definition encap-info))
-           (return fun))))))
+     (let ((encap-info (encapsulation-info fun)))
+       (if encap-info
+           (setf fun (encapsulation-info-definition encap-info))
+           (return fun))))))
 
 (defvar *setf-fdefinition-hook* nil
   #!+sb-doc
-  "This holds functions that (SETF FDEFINITION) invokes before storing the
-   new value. These functions take the function name and the new value.")
+  "A list of functions that (SETF FDEFINITION) invokes before storing the
+   new value. The functions take the function name and the new value.")
 
 (defun %set-fdefinition (name new-value)
   #!+sb-doc
   "Set NAME's global function definition."
   (declare (type function new-value) (optimize (safety 1)))
-  (let ((fdefn (fdefinition-object name t)))
-    ;; *SETF-FDEFINITION-HOOK* won't be bound when initially running top-level
-    ;; forms in the kernel core startup.
-    (when (boundp '*setf-fdefinition-hook*)
-      (dolist (f *setf-fdefinition-hook*)
-       (funcall f name new-value)))
+  (with-single-package-locked-error (:symbol name "setting fdefinition of ~A")
+    (maybe-clobber-ftype name)
+
+    ;; Check for hash-table stuff. Woe onto him that mixes encapsulation
+    ;; with this.
+    (when (and (symbolp name) (fboundp name)
+               (boundp '*user-hash-table-tests*))
+      (let ((old (symbol-function name)))
+        (declare (special *user-hash-table-tests*))
+        (dolist (spec *user-hash-table-tests*)
+          (cond ((eq old (second spec))
+                 ;; test-function
+                 (setf (second spec) new-value))
+                ((eq old (third spec))
+                 ;; hash-function
+                 (setf (third spec) new-value))))))
 
-    (let ((encap-info (encapsulation-info (fdefn-function fdefn))))
-      (cond (encap-info
-            (loop
-              (let ((more-info
-                     (encapsulation-info
-                      (encapsulation-info-definition encap-info))))
-                (if more-info
-                    (setf encap-info more-info)
-                    (return
-                     (setf (encapsulation-info-definition encap-info)
-                           new-value))))))
-           (t
-            (setf (fdefn-function fdefn) new-value))))))
+    ;; FIXME: This is a good hook to have, but we should probably
+    ;; reserve it for users.
+    (let ((fdefn (fdefinition-object name t)))
+      ;; *SETF-FDEFINITION-HOOK* won't be bound when initially running
+      ;; top level forms in the kernel core startup.
+      (when (boundp '*setf-fdefinition-hook*)
+        (dolist (f *setf-fdefinition-hook*)
+          (declare (type function f))
+          (funcall f name new-value)))
+
+      (let ((encap-info (encapsulation-info (fdefn-fun fdefn))))
+        (cond (encap-info
+               (loop
+                (let ((more-info
+                       (encapsulation-info
+                        (encapsulation-info-definition encap-info))))
+                  (if more-info
+                      (setf encap-info more-info)
+                      (return
+                        (setf (encapsulation-info-definition encap-info)
+                              new-value))))))
+              (t
+               (setf (fdefn-fun fdefn) new-value)))))))
 \f
 ;;;; FBOUNDP and FMAKUNBOUND
 
   #!+sb-doc
   "Return true if name has a global function definition."
   (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
-    (and fdefn (fdefn-function fdefn) t)))
+    (and fdefn (fdefn-fun fdefn) t)))
 
 (defun fmakunbound (name)
   #!+sb-doc
-  "Make Name have no global function definition."
-  (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
-    (when fdefn
-      (fdefn-makunbound fdefn)))
-  name)
+  "Make NAME have no global function definition."
+  (with-single-package-locked-error
+      (:symbol name "removing the function or macro definition of ~A")
+    (let ((fdefn (fdefinition-object name nil)))
+      (when fdefn
+        (fdefn-makunbound fdefn)))
+    (sb!kernel:undefine-fun-name name)
+    name))