]> gitweb.factorcode.org Git - factor.git/blob - basis/alien/data/data-docs.factor
factor: trim using lists
[factor.git] / basis / alien / data / data-docs.factor
1 USING: alien alien.c-types alien.strings alien.syntax
2 byte-arrays classes.struct destructors help.markup help.syntax
3 io.encodings.string kernel libc math quotations sequences
4 strings ;
5 IN: alien.data
6
7 HELP: >c-array
8 { $values { "seq" sequence } { "c-type" "a C type" } { "array" byte-array } }
9 { $description "Outputs a freshly allocated byte-array whose elements are C type values from the given sequence." }
10 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded; otherwise, an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." }
11 { $errors "Throws an error if the type does not exist, the necessary specialized array vocabulary is not loaded, or the requested size is negative." }
12 { $examples
13     { $unchecked-example
14         "USING: alien.c-types alien.data prettyprint ;"
15         "{ 1.0 2.0 3.0 } alien.c-types:float >c-array ."
16         "float-array{ 1.0 2.0 3.0 }"
17     }
18 } ;
19
20 HELP: <c-array>
21 { $values { "len" "a non-negative integer" } { "c-type" "a C type" } { "array" byte-array } }
22 { $description "Creates a byte array large enough to hold " { $snippet "n" } " values of a C type." }
23 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded; otherwise, an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." }
24 { $errors "Throws an error if the type does not exist, the necessary specialized array vocabulary is not loaded, or the requested size is negative." }
25 { $examples
26   { $unchecked-example
27     "USING: alien.c-types alien.data prettyprint ;"
28     "10 void* <c-array> ."
29     "void*-array{ f f f f f f f f f f }"
30   }
31 } ;
32
33 HELP: c-array{
34 { $description "Literal syntax, consists of a C-type followed by a series of values terminated by " { $snippet "}" } }
35 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded; otherwise, an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." }
36 { $errors "Throws an error if the type does not exist, the necessary specialized array vocabulary is not loaded, or the requested size is negative." } ;
37
38 HELP: memory>byte-array
39 { $values { "alien" c-ptr } { "len" "a non-negative integer" } { "byte-array" byte-array } }
40 { $description "Reads " { $snippet "len" } " bytes starting from " { $snippet "base" } " and stores them in a new byte array." } ;
41
42 HELP: cast-array
43 { $values { "byte-array" byte-array } { "c-type" "a C type" } { "array" "a specialized array" } }
44 { $description "Converts a " { $link byte-array } " into a specialized array by interpreting the bytes in it as machine-specific values. Code using this word is unportable." }
45 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded, otherwise an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." }
46 { $errors "Throws an error if the type does not exist, the necessary specialized array vocabulary is not loaded, or the requested size is negative." } ;
47
48 HELP: malloc-array
49 { $values { "n" "a non-negative integer" } { "c-type" "a C type" } { "array" "a specialized array" } }
50 { $description "Allocates an unmanaged memory block large enough to hold " { $snippet "n" } " values of a C type, then wraps the memory in a sequence object using " { $link <c-direct-array> } "." }
51 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded; otherwise, an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." }
52 { $warning "Don't forget to deallocate the memory with a call to " { $link free } "." }
53 { $errors "Throws an error if the type does not exist, if the requested size is negative, if a direct specialized array class appropriate to the type is not loaded, or if memory allocation fails." } ;
54
55 HELP: malloc-byte-array
56 { $values { "byte-array" byte-array } { "alien" alien } }
57 { $description "Allocates an unmanaged memory block of the same size as the byte array, and copies the contents of the byte array there." }
58 { $warning "Don't forget to deallocate the memory with a call to " { $link free } "." }
59 { $errors "Throws an error if memory allocation fails." } ;
60
61 { <c-array> <c-direct-array> malloc-array } related-words
62
63 { string>alien alien>string malloc-string } related-words
64
65 HELP: with-scoped-allocation
66 { $values { "c-types" "a list of scoped allocation specifiers" } { "quot" quotation } }
67 { $description "Allocates values on the call stack, calls the quotation, then deallocates the values as soon as the quotation returns."
68 $nl
69 "A scoped allocation specifier is either:"
70 { $list
71     "a C type name,"
72     { "or a triple with shape " { $snippet "{ c-type initial: initial }" } ", where " { $snippet "c-type" } " is a C type name and " { $snippet "initial" } " is a literal value." }
73 }
74 "If no initial value is specified, the contents of the allocated memory are undefined." }
75 { $warning "Reading or writing a scoped allocation buffer outside of the given quotation will cause memory corruption." }
76 { $examples
77     { $example
78         "USING: accessors alien.c-types alien.data
79 classes.struct kernel math math.functions
80 prettyprint ;
81 IN: scratchpad
82
83 STRUCT: test-point { x int } { y int } ;
84
85 : scoped-allocation-test ( -- x )
86     { test-point } [
87         3 >>x 4 >>y
88         [ x>> sq ] [ y>> sq ] bi + sqrt
89     ] with-scoped-allocation ;
90
91 scoped-allocation-test ."
92 "5.0"
93     }
94 } ;
95
96 HELP: with-out-parameters
97 { $values { "c-types" "a list of scoped allocation specifiers" } { "quot" quotation } { "values..." "zero or more values" } }
98 { $description "Allocates values on the call stack, calls the quotation, then copies all stack allocated values to the data heap after the quotation returns."
99 $nl
100 "A scoped allocation specifier is either:"
101 { $list
102     "a C type name,"
103     { "or a triple with shape " { $snippet "{ c-type initial: initial }" } ", where " { $snippet "c-type" } " is a C type name and " { $snippet "initial" } " is a literal value." }
104 }
105 "If no initial value is specified, the contents of the allocated memory are undefined." }
106 { $warning "Reading or writing a scoped allocation buffer outside of the given quotation will cause memory corruption." } ;
107
108 ARTICLE: "malloc" "Manual memory management"
109 "Sometimes data passed to C functions must be allocated at a fixed address. See " { $link "byte-arrays-gc" } " for an explanation of when this is the case."
110 $nl
111 "Allocating a C datum with a fixed address:"
112 { $subsections
113     malloc-byte-array
114 }
115 "The " { $vocab-link "libc" } " vocabulary defines several words which directly call C standard library memory management functions:"
116 { $subsections
117     malloc
118     calloc
119     realloc
120 }
121 "You must always free pointers returned by any of the above words when the block of memory is no longer in use:"
122 { $subsections free }
123 "The above words record memory allocations, to help catch double frees and track down memory leaks with " { $link "tools.destructors" } ". To free memory allocated by a C library, another word can be used:"
124 { $subsections (free) }
125 "Utilities for automatically freeing memory in conjunction with " { $link with-destructors } ":"
126 { $subsections
127     &free
128     |free
129 }
130 "The " { $link &free } " and " { $link |free } " words are generated using " { $link "alien.destructors" } "."
131 $nl
132 "You can unsafely copy a range of bytes from one memory location to another:"
133 { $subsections memcpy }
134 "You can copy a range of bytes from memory into a byte array:"
135 { $subsections memory>byte-array } ;
136
137 ARTICLE: "c-pointers" "Passing pointers to C functions"
138 "The following Factor objects may be passed to C function parameters with pointer types:"
139 { $list
140     { "Instances of " { $link alien } "." }
141     { "Instances of " { $link f } "; this is interpreted as a null pointer." }
142     { "Instances of " { $link byte-array } "; the C function receives a pointer to the first element of the array." }
143     { "Any data type which defines a method on " { $link >c-ptr } ". This includes " { $link "classes.struct" } " and " { $link "specialized-arrays" } "." }
144 }
145 "The class of primitive C pointer types:"
146 { $subsections c-ptr }
147 "A generic word for converting any object to a C pointer; user-defined types may add methods to this generic word:"
148 { $subsections >c-ptr }
149 "More about the " { $link alien } " type:"
150 { $subsections "aliens" }
151 { $warning
152 "The Factor garbage collector can move byte arrays around, and code passing byte arrays, or objects backed by byte arrays, must obey important guidelines. See " { $link "byte-arrays-gc" } "." } ;
153
154 ARTICLE: "c-boxes" "C value boxes"
155 "Sometimes it is useful to create a byte array storing a single C value, like a struct with a single field. A pair of utility words exist to make this more convenient:"
156 { $subsections <ref> deref }
157 "These words can be used to in conjunction with, or instead of, " { $link with-out-parameters } " to handle \"out-parameters\". For example, if a function is declared in the following way:"
158 { $code
159   "FUNCTION: int do_foo ( int* a )"
160 }
161 "and writes to the pointer 'a', then it can be called like this:"
162 {  $code
163    "1234 int <ref> [ do_foo ] keep int deref"
164 }
165 "The stack will then contain the two integers emitted by the 'do_foo' function." ;
166
167 ARTICLE: "c-data" "Passing data between Factor and C"
168 "Two defining characteristics of Factor are dynamic typing and automatic memory management, which are somewhat incompatible with the machine-level data model exposed by C. Factor's C library interface defines its own set of C data types, distinct from Factor language types, together with automatic conversion between Factor values and C types. For example, C integer types must be declared and are fixed-width, whereas Factor supports arbitrary-precision integers."
169 $nl
170 "Furthermore, Factor's garbage collector can move objects in memory; for a discussion of the consequences, see " { $link "byte-arrays-gc" } "."
171 { $subsections
172     "c-types-specs"
173     "c-pointers"
174     "malloc"
175     "c-strings"
176     "c-out-params"
177     "c-boxes"
178 }
179 "Important guidelines for passing data in byte arrays:"
180 { $subsections "byte-arrays-gc" }
181 "C-style enumerated types are supported:"
182 { $subsections "alien.enums" }
183 "A utility for defining " { $link "destructors" } " for deallocating memory:"
184 { $subsections "alien.destructors" }
185 "C struct and union types can be defined with " { $link POSTPONE: STRUCT: } " and " { $link POSTPONE: UNION-STRUCT: } ". See " { $link "classes.struct" } " for details. For passing arrays to and from C, use the " { $link "specialized-arrays" } " vocabulary." ;
186
187 HELP: malloc-string
188 { $values { "string" string } { "encoding" "an encoding descriptor" } { "alien" c-ptr } }
189 { $description "Encodes a string together with a trailing null code point using the given encoding, and stores the resulting bytes in a freshly-allocated unmanaged memory block." }
190 { $warning "Don't forget to deallocate the memory with a call to " { $link free } "." }
191 { $errors "Throws an error if one of the following conditions occurs:"
192     { $list
193         "the string contains null code points"
194         "the string contains characters not representable using the encoding specified"
195         "memory allocation fails"
196     }
197 } ;
198
199 HELP: <c-direct-array>
200 { $values { "alien" c-ptr } { "len" integer } { "c-type" "a C type" } { "array" "a specialized direct array" } }
201 { $description "Constructs a new specialized array of length " { $snippet "len" } " and element type " { $snippet "c-type" } " over the range of memory referenced by " { $snippet "alien" } "." }
202 { $notes "The appropriate specialized array vocabulary must be loaded; otherwise, an error will be thrown. See the " { $vocab-link "specialized-arrays" } " vocabulary for details on the underlying sequence type constructed." } ;
203
204 ARTICLE: "c-strings" "C strings"
205 "C string types are arrays with shape " { $snippet "{ c-string encoding }" } ", where " { $snippet "encoding" } " is an encoding descriptor. The type " { $link c-string } " is an alias for " { $snippet "{ c-string utf8 }" } ". See " { $link "encodings-descriptors" } " for information about encoding descriptors. In " { $link POSTPONE: TYPEDEF: } ", " { $link POSTPONE: FUNCTION: } ", " { $link POSTPONE: CALLBACK: } ", and " { $link POSTPONE: STRUCT: } " definitions, the shorthand syntax " { $snippet "c-string[encoding]" } " can be used to specify the string encoding."
206 $nl
207 "Using C string types triggers automatic conversions:"
208 { $list
209     {
210     "Passing a Factor string to a C function expecting a " { $link c-string } " allocates a " { $link byte-array } " in the Factor heap; the string is then encoded to the requested encoding and a raw pointer is passed to the function. "
211     "Passing an already encoded " { $link byte-array } " also works and performs no conversion."
212     }
213     { "Returning a C string from a C function allocates a Factor string in the Factor heap; the memory pointed to by the returned pointer is then decoded with the requested encoding into the Factor string." }
214     { "Reading " { $link c-string } " slots of " { $link POSTPONE: STRUCT: } " or " { $link POSTPONE: UNION-STRUCT: } " returns Factor strings." }
215 }
216 $nl
217 "Care must be taken if the C function expects a pointer to a string with its length represented by another parameter rather than a null terminator. Passing the result of calling " { $link length } " on the string object will not suffice. This is because a Factor string of " { $emphasis "n" } " characters will not necessarily encode to " { $emphasis "n" } " bytes. The correct idiom for C functions which take a string with a length is to first encode the string using " { $link encode } ", and then pass the resulting byte array together with the length of this byte array."
218 $nl
219 "Sometimes a C function has a parameter type of " { $link void* } ", and various data types, among them strings, can be passed in. In this case, strings are not automatically converted to aliens, and instead you must call one of these words:"
220 { $subsections
221     string>alien
222     malloc-string
223 }
224 "The first allocates " { $link byte-array } "s, and the latter allocates manually-managed memory which is not moved by the garbage collector and has to be explicitly freed by calling " { $link free } ". See " { $link "byte-arrays-gc" } " for a discussion of the two approaches."
225 $nl
226 "The C type " { $snippet "char*" } " represents a generic pointer to " { $snippet "char" } "; arguments with this type will expect and return " { $link alien } "s, and won't perform any implicit string conversion."
227 $nl
228 "A word to read strings from arbitrary addresses:"
229 { $subsections alien>string }
230 "For example, if a C function returns a " { $link c-string } " but stipulates that the caller must deallocate the memory afterward, you must define the function as returning " { $snippet "char*" } " and call " { $link (free) } " yourself." ;
231
232 HELP: <ref>
233 { $values { "value" object } { "c-type" "a C type" } { "c-ptr" c-ptr } }
234 { $description "Creates a new byte array to store a Factor object as a C value." }
235 { $examples
236     { $example "USING: alien.c-types alien.data prettyprint sequences ;" "123 int <ref> length ." "4" }
237 } ;
238
239 HELP: deref
240 { $values { "c-ptr" c-ptr } { "c-type" "a C type" } { "value" object } }
241 { $description "Loads a C value from a byte array." }
242 { $examples
243   { $example
244     "USING: alien.c-types alien.data prettyprint sequences ;"
245     "321 int <ref> int deref ."
246     "321" }
247 } ;
248
249 ARTICLE: "c-out-params" "Output parameters in C"
250 "A frequently-occurring idiom in C code is the \"out parameter\". If a C function returns more than one value, the caller passes pointers of the correct type, and the C function writes its return values to those locations."
251 { $subsection with-out-parameters }
252 "The idiom is commonly used for passing back an error message if the function calls fails. For example, if a function is declared in the following way:"
253 { $code
254   "FUNCTION: int do_frob ( int arg1, char** errptr )"
255 }
256 "Then it could return 1 on error and 0 otherwise. A correct way to call it would be:"
257 { $code
258   "1234 { c-string } [ do_frob ] with-out-parameters"
259 }
260 "which would put the function's return value and error string on the stack." ;