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[emacs.git] / doc / lispref / control.texi
blob3371773b399706e978d068746b5fa34f9a37fab0
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1998, 1999, 2001, 2002,
4 @c   2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011  Free Software Foundation, Inc.
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @setfilename ../../info/control
7 @node Control Structures, Variables, Evaluation, Top
8 @chapter Control Structures
9 @cindex special forms for control structures
10 @cindex control structures
12   A Lisp program consists of expressions or @dfn{forms} (@pxref{Forms}).
13 We control the order of execution of these forms by enclosing them in
14 @dfn{control structures}.  Control structures are special forms which
15 control when, whether, or how many times to execute the forms they
16 contain.
18 @cindex textual order
19   The simplest order of execution is sequential execution: first form
20 @var{a}, then form @var{b}, and so on.  This is what happens when you
21 write several forms in succession in the body of a function, or at top
22 level in a file of Lisp code---the forms are executed in the order
23 written.  We call this @dfn{textual order}.  For example, if a function
24 body consists of two forms @var{a} and @var{b}, evaluation of the
25 function evaluates first @var{a} and then @var{b}.  The result of
26 evaluating @var{b} becomes the value of the function.
28   Explicit control structures make possible an order of execution other
29 than sequential.
31   Emacs Lisp provides several kinds of control structure, including
32 other varieties of sequencing, conditionals, iteration, and (controlled)
33 jumps---all discussed below.  The built-in control structures are
34 special forms since their subforms are not necessarily evaluated or not
35 evaluated sequentially.  You can use macros to define your own control
36 structure constructs (@pxref{Macros}).
38 @menu
39 * Sequencing::             Evaluation in textual order.
40 * Conditionals::           @code{if}, @code{cond}, @code{when}, @code{unless}.
41 * Combining Conditions::   @code{and}, @code{or}, @code{not}.
42 * Iteration::              @code{while} loops.
43 * Nonlocal Exits::         Jumping out of a sequence.
44 @end menu
46 @node Sequencing
47 @section Sequencing
49   Evaluating forms in the order they appear is the most common way
50 control passes from one form to another.  In some contexts, such as in a
51 function body, this happens automatically.  Elsewhere you must use a
52 control structure construct to do this: @code{progn}, the simplest
53 control construct of Lisp.
55   A @code{progn} special form looks like this:
57 @example
58 @group
59 (progn @var{a} @var{b} @var{c} @dots{})
60 @end group
61 @end example
63 @noindent
64 and it says to execute the forms @var{a}, @var{b}, @var{c}, and so on, in
65 that order.  These forms are called the @dfn{body} of the @code{progn} form.
66 The value of the last form in the body becomes the value of the entire
67 @code{progn}.  @code{(progn)} returns @code{nil}.
69 @cindex implicit @code{progn}
70   In the early days of Lisp, @code{progn} was the only way to execute
71 two or more forms in succession and use the value of the last of them.
72 But programmers found they often needed to use a @code{progn} in the
73 body of a function, where (at that time) only one form was allowed.  So
74 the body of a function was made into an ``implicit @code{progn}'':
75 several forms are allowed just as in the body of an actual @code{progn}.
76 Many other control structures likewise contain an implicit @code{progn}.
77 As a result, @code{progn} is not used as much as it was many years ago.
78 It is needed now most often inside an @code{unwind-protect}, @code{and},
79 @code{or}, or in the @var{then}-part of an @code{if}.
81 @defspec progn forms@dots{}
82 This special form evaluates all of the @var{forms}, in textual
83 order, returning the result of the final form.
85 @example
86 @group
87 (progn (print "The first form")
88        (print "The second form")
89        (print "The third form"))
90      @print{} "The first form"
91      @print{} "The second form"
92      @print{} "The third form"
93 @result{} "The third form"
94 @end group
95 @end example
96 @end defspec
98   Two other control constructs likewise evaluate a series of forms but return
99 a different value:
101 @defspec prog1 form1 forms@dots{}
102 This special form evaluates @var{form1} and all of the @var{forms}, in
103 textual order, returning the result of @var{form1}.
105 @example
106 @group
107 (prog1 (print "The first form")
108        (print "The second form")
109        (print "The third form"))
110      @print{} "The first form"
111      @print{} "The second form"
112      @print{} "The third form"
113 @result{} "The first form"
114 @end group
115 @end example
117 Here is a way to remove the first element from a list in the variable
118 @code{x}, then return the value of that former element:
120 @example
121 (prog1 (car x) (setq x (cdr x)))
122 @end example
123 @end defspec
125 @defspec prog2 form1 form2 forms@dots{}
126 This special form evaluates @var{form1}, @var{form2}, and all of the
127 following @var{forms}, in textual order, returning the result of
128 @var{form2}.
130 @example
131 @group
132 (prog2 (print "The first form")
133        (print "The second form")
134        (print "The third form"))
135      @print{} "The first form"
136      @print{} "The second form"
137      @print{} "The third form"
138 @result{} "The second form"
139 @end group
140 @end example
141 @end defspec
143 @node Conditionals
144 @section Conditionals
145 @cindex conditional evaluation
147   Conditional control structures choose among alternatives.  Emacs Lisp
148 has four conditional forms: @code{if}, which is much the same as in
149 other languages; @code{when} and @code{unless}, which are variants of
150 @code{if}; and @code{cond}, which is a generalized case statement.
152 @defspec if condition then-form else-forms@dots{}
153 @code{if} chooses between the @var{then-form} and the @var{else-forms}
154 based on the value of @var{condition}.  If the evaluated @var{condition} is
155 non-@code{nil}, @var{then-form} is evaluated and the result returned.
156 Otherwise, the @var{else-forms} are evaluated in textual order, and the
157 value of the last one is returned.  (The @var{else} part of @code{if} is
158 an example of an implicit @code{progn}.  @xref{Sequencing}.)
160 If @var{condition} has the value @code{nil}, and no @var{else-forms} are
161 given, @code{if} returns @code{nil}.
163 @code{if} is a special form because the branch that is not selected is
164 never evaluated---it is ignored.  Thus, in the example below,
165 @code{true} is not printed because @code{print} is never called.
167 @example
168 @group
169 (if nil
170     (print 'true)
171   'very-false)
172 @result{} very-false
173 @end group
174 @end example
175 @end defspec
177 @defmac when condition then-forms@dots{}
178 This is a variant of @code{if} where there are no @var{else-forms},
179 and possibly several @var{then-forms}.  In particular,
181 @example
182 (when @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
183 @end example
185 @noindent
186 is entirely equivalent to
188 @example
189 (if @var{condition} (progn @var{a} @var{b} @var{c}) nil)
190 @end example
191 @end defmac
193 @defmac unless condition forms@dots{}
194 This is a variant of @code{if} where there is no @var{then-form}:
196 @example
197 (unless @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
198 @end example
200 @noindent
201 is entirely equivalent to
203 @example
204 (if @var{condition} nil
205    @var{a} @var{b} @var{c})
206 @end example
207 @end defmac
209 @defspec cond clause@dots{}
210 @code{cond} chooses among an arbitrary number of alternatives.  Each
211 @var{clause} in the @code{cond} must be a list.  The @sc{car} of this
212 list is the @var{condition}; the remaining elements, if any, the
213 @var{body-forms}.  Thus, a clause looks like this:
215 @example
216 (@var{condition} @var{body-forms}@dots{})
217 @end example
219 @code{cond} tries the clauses in textual order, by evaluating the
220 @var{condition} of each clause.  If the value of @var{condition} is
221 non-@code{nil}, the clause ``succeeds''; then @code{cond} evaluates its
222 @var{body-forms}, and the value of the last of @var{body-forms} becomes
223 the value of the @code{cond}.  The remaining clauses are ignored.
225 If the value of @var{condition} is @code{nil}, the clause ``fails,'' so
226 the @code{cond} moves on to the following clause, trying its
227 @var{condition}.
229 If every @var{condition} evaluates to @code{nil}, so that every clause
230 fails, @code{cond} returns @code{nil}.
232 A clause may also look like this:
234 @example
235 (@var{condition})
236 @end example
238 @noindent
239 Then, if @var{condition} is non-@code{nil} when tested, the value of
240 @var{condition} becomes the value of the @code{cond} form.
242 The following example has four clauses, which test for the cases where
243 the value of @code{x} is a number, string, buffer and symbol,
244 respectively:
246 @example
247 @group
248 (cond ((numberp x) x)
249       ((stringp x) x)
250       ((bufferp x)
251        (setq temporary-hack x) ; @r{multiple body-forms}
252        (buffer-name x))        ; @r{in one clause}
253       ((symbolp x) (symbol-value x)))
254 @end group
255 @end example
257 Often we want to execute the last clause whenever none of the previous
258 clauses was successful.  To do this, we use @code{t} as the
259 @var{condition} of the last clause, like this: @code{(t
260 @var{body-forms})}.  The form @code{t} evaluates to @code{t}, which is
261 never @code{nil}, so this clause never fails, provided the @code{cond}
262 gets to it at all.
264 For example,
266 @example
267 @group
268 (setq a 5)
269 (cond ((eq a 'hack) 'foo)
270       (t "default"))
271 @result{} "default"
272 @end group
273 @end example
275 @noindent
276 This @code{cond} expression returns @code{foo} if the value of @code{a}
277 is @code{hack}, and returns the string @code{"default"} otherwise.
278 @end defspec
280 Any conditional construct can be expressed with @code{cond} or with
281 @code{if}.  Therefore, the choice between them is a matter of style.
282 For example:
284 @example
285 @group
286 (if @var{a} @var{b} @var{c})
287 @equiv{}
288 (cond (@var{a} @var{b}) (t @var{c}))
289 @end group
290 @end example
292 @node Combining Conditions
293 @section Constructs for Combining Conditions
295   This section describes three constructs that are often used together
296 with @code{if} and @code{cond} to express complicated conditions.  The
297 constructs @code{and} and @code{or} can also be used individually as
298 kinds of multiple conditional constructs.
300 @defun not condition
301 This function tests for the falsehood of @var{condition}.  It returns
302 @code{t} if @var{condition} is @code{nil}, and @code{nil} otherwise.
303 The function @code{not} is identical to @code{null}, and we recommend
304 using the name @code{null} if you are testing for an empty list.
305 @end defun
307 @defspec and conditions@dots{}
308 The @code{and} special form tests whether all the @var{conditions} are
309 true.  It works by evaluating the @var{conditions} one by one in the
310 order written.
312 If any of the @var{conditions} evaluates to @code{nil}, then the result
313 of the @code{and} must be @code{nil} regardless of the remaining
314 @var{conditions}; so @code{and} returns @code{nil} right away, ignoring
315 the remaining @var{conditions}.
317 If all the @var{conditions} turn out non-@code{nil}, then the value of
318 the last of them becomes the value of the @code{and} form.  Just
319 @code{(and)}, with no @var{conditions}, returns @code{t}, appropriate
320 because all the @var{conditions} turned out non-@code{nil}.  (Think
321 about it; which one did not?)
323 Here is an example.  The first condition returns the integer 1, which is
324 not @code{nil}.  Similarly, the second condition returns the integer 2,
325 which is not @code{nil}.  The third condition is @code{nil}, so the
326 remaining condition is never evaluated.
328 @example
329 @group
330 (and (print 1) (print 2) nil (print 3))
331      @print{} 1
332      @print{} 2
333 @result{} nil
334 @end group
335 @end example
337 Here is a more realistic example of using @code{and}:
339 @example
340 @group
341 (if (and (consp foo) (eq (car foo) 'x))
342     (message "foo is a list starting with x"))
343 @end group
344 @end example
346 @noindent
347 Note that @code{(car foo)} is not executed if @code{(consp foo)} returns
348 @code{nil}, thus avoiding an error.
350 @code{and} expressions can also be written using either @code{if} or
351 @code{cond}.  Here's how:
353 @example
354 @group
355 (and @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
356 @equiv{}
357 (if @var{arg1} (if @var{arg2} @var{arg3}))
358 @equiv{}
359 (cond (@var{arg1} (cond (@var{arg2} @var{arg3}))))
360 @end group
361 @end example
362 @end defspec
364 @defspec or conditions@dots{}
365 The @code{or} special form tests whether at least one of the
366 @var{conditions} is true.  It works by evaluating all the
367 @var{conditions} one by one in the order written.
369 If any of the @var{conditions} evaluates to a non-@code{nil} value, then
370 the result of the @code{or} must be non-@code{nil}; so @code{or} returns
371 right away, ignoring the remaining @var{conditions}.  The value it
372 returns is the non-@code{nil} value of the condition just evaluated.
374 If all the @var{conditions} turn out @code{nil}, then the @code{or}
375 expression returns @code{nil}.  Just @code{(or)}, with no
376 @var{conditions}, returns @code{nil}, appropriate because all the
377 @var{conditions} turned out @code{nil}.  (Think about it; which one
378 did not?)
380 For example, this expression tests whether @code{x} is either
381 @code{nil} or the integer zero:
383 @example
384 (or (eq x nil) (eq x 0))
385 @end example
387 Like the @code{and} construct, @code{or} can be written in terms of
388 @code{cond}.  For example:
390 @example
391 @group
392 (or @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
393 @equiv{}
394 (cond (@var{arg1})
395       (@var{arg2})
396       (@var{arg3}))
397 @end group
398 @end example
400 You could almost write @code{or} in terms of @code{if}, but not quite:
402 @example
403 @group
404 (if @var{arg1} @var{arg1}
405   (if @var{arg2} @var{arg2}
406     @var{arg3}))
407 @end group
408 @end example
410 @noindent
411 This is not completely equivalent because it can evaluate @var{arg1} or
412 @var{arg2} twice.  By contrast, @code{(or @var{arg1} @var{arg2}
413 @var{arg3})} never evaluates any argument more than once.
414 @end defspec
416 @node Iteration
417 @section Iteration
418 @cindex iteration
419 @cindex recursion
421   Iteration means executing part of a program repetitively.  For
422 example, you might want to repeat some computation once for each element
423 of a list, or once for each integer from 0 to @var{n}.  You can do this
424 in Emacs Lisp with the special form @code{while}:
426 @defspec while condition forms@dots{}
427 @code{while} first evaluates @var{condition}.  If the result is
428 non-@code{nil}, it evaluates @var{forms} in textual order.  Then it
429 reevaluates @var{condition}, and if the result is non-@code{nil}, it
430 evaluates @var{forms} again.  This process repeats until @var{condition}
431 evaluates to @code{nil}.
433 There is no limit on the number of iterations that may occur.  The loop
434 will continue until either @var{condition} evaluates to @code{nil} or
435 until an error or @code{throw} jumps out of it (@pxref{Nonlocal Exits}).
437 The value of a @code{while} form is always @code{nil}.
439 @example
440 @group
441 (setq num 0)
442      @result{} 0
443 @end group
444 @group
445 (while (< num 4)
446   (princ (format "Iteration %d." num))
447   (setq num (1+ num)))
448      @print{} Iteration 0.
449      @print{} Iteration 1.
450      @print{} Iteration 2.
451      @print{} Iteration 3.
452      @result{} nil
453 @end group
454 @end example
456 To write a ``repeat...until'' loop, which will execute something on each
457 iteration and then do the end-test, put the body followed by the
458 end-test in a @code{progn} as the first argument of @code{while}, as
459 shown here:
461 @example
462 @group
463 (while (progn
464          (forward-line 1)
465          (not (looking-at "^$"))))
466 @end group
467 @end example
469 @noindent
470 This moves forward one line and continues moving by lines until it
471 reaches an empty line.  It is peculiar in that the @code{while} has no
472 body, just the end test (which also does the real work of moving point).
473 @end defspec
475   The @code{dolist} and @code{dotimes} macros provide convenient ways to
476 write two common kinds of loops.
478 @defmac dolist (var list [result]) body@dots{}
479 This construct executes @var{body} once for each element of
480 @var{list}, binding the variable @var{var} locally to hold the current
481 element.  Then it returns the value of evaluating @var{result}, or
482 @code{nil} if @var{result} is omitted.  For example, here is how you
483 could use @code{dolist} to define the @code{reverse} function:
485 @example
486 (defun reverse (list)
487   (let (value)
488     (dolist (elt list value)
489       (setq value (cons elt value)))))
490 @end example
491 @end defmac
493 @defmac dotimes (var count [result]) body@dots{}
494 This construct executes @var{body} once for each integer from 0
495 (inclusive) to @var{count} (exclusive), binding the variable @var{var}
496 to the integer for the current iteration.  Then it returns the value
497 of evaluating @var{result}, or @code{nil} if @var{result} is omitted.
498 Here is an example of using @code{dotimes} to do something 100 times:
500 @example
501 (dotimes (i 100)
502   (insert "I will not obey absurd orders\n"))
503 @end example
504 @end defmac
506 @node Nonlocal Exits
507 @section Nonlocal Exits
508 @cindex nonlocal exits
510   A @dfn{nonlocal exit} is a transfer of control from one point in a
511 program to another remote point.  Nonlocal exits can occur in Emacs Lisp
512 as a result of errors; you can also use them under explicit control.
513 Nonlocal exits unbind all variable bindings made by the constructs being
514 exited.
516 @menu
517 * Catch and Throw::     Nonlocal exits for the program's own purposes.
518 * Examples of Catch::   Showing how such nonlocal exits can be written.
519 * Errors::              How errors are signaled and handled.
520 * Cleanups::            Arranging to run a cleanup form if an error happens.
521 @end menu
523 @node Catch and Throw
524 @subsection Explicit Nonlocal Exits: @code{catch} and @code{throw}
526   Most control constructs affect only the flow of control within the
527 construct itself.  The function @code{throw} is the exception to this
528 rule of normal program execution: it performs a nonlocal exit on
529 request.  (There are other exceptions, but they are for error handling
530 only.)  @code{throw} is used inside a @code{catch}, and jumps back to
531 that @code{catch}.  For example:
533 @example
534 @group
535 (defun foo-outer ()
536   (catch 'foo
537     (foo-inner)))
539 (defun foo-inner ()
540   @dots{}
541   (if x
542       (throw 'foo t))
543   @dots{})
544 @end group
545 @end example
547 @noindent
548 The @code{throw} form, if executed, transfers control straight back to
549 the corresponding @code{catch}, which returns immediately.  The code
550 following the @code{throw} is not executed.  The second argument of
551 @code{throw} is used as the return value of the @code{catch}.
553   The function @code{throw} finds the matching @code{catch} based on the
554 first argument: it searches for a @code{catch} whose first argument is
555 @code{eq} to the one specified in the @code{throw}.  If there is more
556 than one applicable @code{catch}, the innermost one takes precedence.
557 Thus, in the above example, the @code{throw} specifies @code{foo}, and
558 the @code{catch} in @code{foo-outer} specifies the same symbol, so that
559 @code{catch} is the applicable one (assuming there is no other matching
560 @code{catch} in between).
562   Executing @code{throw} exits all Lisp constructs up to the matching
563 @code{catch}, including function calls.  When binding constructs such as
564 @code{let} or function calls are exited in this way, the bindings are
565 unbound, just as they are when these constructs exit normally
566 (@pxref{Local Variables}).  Likewise, @code{throw} restores the buffer
567 and position saved by @code{save-excursion} (@pxref{Excursions}), and
568 the narrowing status saved by @code{save-restriction} and the window
569 selection saved by @code{save-window-excursion} (@pxref{Window
570 Configurations}).  It also runs any cleanups established with the
571 @code{unwind-protect} special form when it exits that form
572 (@pxref{Cleanups}).
574   The @code{throw} need not appear lexically within the @code{catch}
575 that it jumps to.  It can equally well be called from another function
576 called within the @code{catch}.  As long as the @code{throw} takes place
577 chronologically after entry to the @code{catch}, and chronologically
578 before exit from it, it has access to that @code{catch}.  This is why
579 @code{throw} can be used in commands such as @code{exit-recursive-edit}
580 that throw back to the editor command loop (@pxref{Recursive Editing}).
582 @cindex CL note---only @code{throw} in Emacs
583 @quotation
584 @b{Common Lisp note:} Most other versions of Lisp, including Common Lisp,
585 have several ways of transferring control nonsequentially: @code{return},
586 @code{return-from}, and @code{go}, for example.  Emacs Lisp has only
587 @code{throw}.
588 @end quotation
590 @defspec catch tag body@dots{}
591 @cindex tag on run time stack
592 @code{catch} establishes a return point for the @code{throw} function.
593 The return point is distinguished from other such return points by
594 @var{tag}, which may be any Lisp object except @code{nil}.  The argument
595 @var{tag} is evaluated normally before the return point is established.
597 With the return point in effect, @code{catch} evaluates the forms of the
598 @var{body} in textual order.  If the forms execute normally (without
599 error or nonlocal exit) the value of the last body form is returned from
600 the @code{catch}.
602 If a @code{throw} is executed during the execution of @var{body},
603 specifying the same value @var{tag}, the @code{catch} form exits
604 immediately; the value it returns is whatever was specified as the
605 second argument of @code{throw}.
606 @end defspec
608 @defun throw tag value
609 The purpose of @code{throw} is to return from a return point previously
610 established with @code{catch}.  The argument @var{tag} is used to choose
611 among the various existing return points; it must be @code{eq} to the value
612 specified in the @code{catch}.  If multiple return points match @var{tag},
613 the innermost one is used.
615 The argument @var{value} is used as the value to return from that
616 @code{catch}.
618 @kindex no-catch
619 If no return point is in effect with tag @var{tag}, then a @code{no-catch}
620 error is signaled with data @code{(@var{tag} @var{value})}.
621 @end defun
623 @node Examples of Catch
624 @subsection Examples of @code{catch} and @code{throw}
626   One way to use @code{catch} and @code{throw} is to exit from a doubly
627 nested loop.  (In most languages, this would be done with a ``go to.'')
628 Here we compute @code{(foo @var{i} @var{j})} for @var{i} and @var{j}
629 varying from 0 to 9:
631 @example
632 @group
633 (defun search-foo ()
634   (catch 'loop
635     (let ((i 0))
636       (while (< i 10)
637         (let ((j 0))
638           (while (< j 10)
639             (if (foo i j)
640                 (throw 'loop (list i j)))
641             (setq j (1+ j))))
642         (setq i (1+ i))))))
643 @end group
644 @end example
646 @noindent
647 If @code{foo} ever returns non-@code{nil}, we stop immediately and return a
648 list of @var{i} and @var{j}.  If @code{foo} always returns @code{nil}, the
649 @code{catch} returns normally, and the value is @code{nil}, since that
650 is the result of the @code{while}.
652   Here are two tricky examples, slightly different, showing two
653 return points at once.  First, two return points with the same tag,
654 @code{hack}:
656 @example
657 @group
658 (defun catch2 (tag)
659   (catch tag
660     (throw 'hack 'yes)))
661 @result{} catch2
662 @end group
664 @group
665 (catch 'hack
666   (print (catch2 'hack))
667   'no)
668 @print{} yes
669 @result{} no
670 @end group
671 @end example
673 @noindent
674 Since both return points have tags that match the @code{throw}, it goes to
675 the inner one, the one established in @code{catch2}.  Therefore,
676 @code{catch2} returns normally with value @code{yes}, and this value is
677 printed.  Finally the second body form in the outer @code{catch}, which is
678 @code{'no}, is evaluated and returned from the outer @code{catch}.
680   Now let's change the argument given to @code{catch2}:
682 @example
683 @group
684 (catch 'hack
685   (print (catch2 'quux))
686   'no)
687 @result{} yes
688 @end group
689 @end example
691 @noindent
692 We still have two return points, but this time only the outer one has
693 the tag @code{hack}; the inner one has the tag @code{quux} instead.
694 Therefore, @code{throw} makes the outer @code{catch} return the value
695 @code{yes}.  The function @code{print} is never called, and the
696 body-form @code{'no} is never evaluated.
698 @node Errors
699 @subsection Errors
700 @cindex errors
702   When Emacs Lisp attempts to evaluate a form that, for some reason,
703 cannot be evaluated, it @dfn{signals} an @dfn{error}.
705   When an error is signaled, Emacs's default reaction is to print an
706 error message and terminate execution of the current command.  This is
707 the right thing to do in most cases, such as if you type @kbd{C-f} at
708 the end of the buffer.
710   In complicated programs, simple termination may not be what you want.
711 For example, the program may have made temporary changes in data
712 structures, or created temporary buffers that should be deleted before
713 the program is finished.  In such cases, you would use
714 @code{unwind-protect} to establish @dfn{cleanup expressions} to be
715 evaluated in case of error.  (@xref{Cleanups}.)  Occasionally, you may
716 wish the program to continue execution despite an error in a subroutine.
717 In these cases, you would use @code{condition-case} to establish
718 @dfn{error handlers} to recover control in case of error.
720   Resist the temptation to use error handling to transfer control from
721 one part of the program to another; use @code{catch} and @code{throw}
722 instead.  @xref{Catch and Throw}.
724 @menu
725 * Signaling Errors::      How to report an error.
726 * Processing of Errors::  What Emacs does when you report an error.
727 * Handling Errors::       How you can trap errors and continue execution.
728 * Error Symbols::         How errors are classified for trapping them.
729 @end menu
731 @node Signaling Errors
732 @subsubsection How to Signal an Error
733 @cindex signaling errors
735    @dfn{Signaling} an error means beginning error processing.  Error
736 processing normally aborts all or part of the running program and
737 returns to a point that is set up to handle the error
738 (@pxref{Processing of Errors}).  Here we describe how to signal an
739 error.
741   Most errors are signaled ``automatically'' within Lisp primitives
742 which you call for other purposes, such as if you try to take the
743 @sc{car} of an integer or move forward a character at the end of the
744 buffer.  You can also signal errors explicitly with the functions
745 @code{error} and @code{signal}.
747   Quitting, which happens when the user types @kbd{C-g}, is not
748 considered an error, but it is handled almost like an error.
749 @xref{Quitting}.
751   Every error specifies an error message, one way or another.  The
752 message should state what is wrong (``File does not exist''), not how
753 things ought to be (``File must exist'').  The convention in Emacs
754 Lisp is that error messages should start with a capital letter, but
755 should not end with any sort of punctuation.
757 @defun error format-string &rest args
758 This function signals an error with an error message constructed by
759 applying @code{format} (@pxref{Formatting Strings}) to
760 @var{format-string} and @var{args}.
762 These examples show typical uses of @code{error}:
764 @example
765 @group
766 (error "That is an error -- try something else")
767      @error{} That is an error -- try something else
768 @end group
770 @group
771 (error "You have committed %d errors" 10)
772      @error{} You have committed 10 errors
773 @end group
774 @end example
776 @code{error} works by calling @code{signal} with two arguments: the
777 error symbol @code{error}, and a list containing the string returned by
778 @code{format}.
780 @strong{Warning:} If you want to use your own string as an error message
781 verbatim, don't just write @code{(error @var{string})}.  If @var{string}
782 contains @samp{%}, it will be interpreted as a format specifier, with
783 undesirable results.  Instead, use @code{(error "%s" @var{string})}.
784 @end defun
786 @defun signal error-symbol data
787 @anchor{Definition of signal}
788 This function signals an error named by @var{error-symbol}.  The
789 argument @var{data} is a list of additional Lisp objects relevant to
790 the circumstances of the error.
792 The argument @var{error-symbol} must be an @dfn{error symbol}---a symbol
793 bearing a property @code{error-conditions} whose value is a list of
794 condition names.  This is how Emacs Lisp classifies different sorts of
795 errors. @xref{Error Symbols}, for a description of error symbols,
796 error conditions and condition names.
798 If the error is not handled, the two arguments are used in printing
799 the error message.  Normally, this error message is provided by the
800 @code{error-message} property of @var{error-symbol}.  If @var{data} is
801 non-@code{nil}, this is followed by a colon and a comma separated list
802 of the unevaluated elements of @var{data}.  For @code{error}, the
803 error message is the @sc{car} of @var{data} (that must be a string).
804 Subcategories of @code{file-error} are handled specially.
806 The number and significance of the objects in @var{data} depends on
807 @var{error-symbol}.  For example, with a @code{wrong-type-argument} error,
808 there should be two objects in the list: a predicate that describes the type
809 that was expected, and the object that failed to fit that type.
811 Both @var{error-symbol} and @var{data} are available to any error
812 handlers that handle the error: @code{condition-case} binds a local
813 variable to a list of the form @code{(@var{error-symbol} .@:
814 @var{data})} (@pxref{Handling Errors}).
816 The function @code{signal} never returns (though in older Emacs versions
817 it could sometimes return).
819 @smallexample
820 @group
821 (signal 'wrong-number-of-arguments '(x y))
822      @error{} Wrong number of arguments: x, y
823 @end group
825 @group
826 (signal 'no-such-error '("My unknown error condition"))
827      @error{} peculiar error: "My unknown error condition"
828 @end group
829 @end smallexample
830 @end defun
832 @cindex CL note---no continuable errors
833 @quotation
834 @b{Common Lisp note:} Emacs Lisp has nothing like the Common Lisp
835 concept of continuable errors.
836 @end quotation
838 @node Processing of Errors
839 @subsubsection How Emacs Processes Errors
841 When an error is signaled, @code{signal} searches for an active
842 @dfn{handler} for the error.  A handler is a sequence of Lisp
843 expressions designated to be executed if an error happens in part of the
844 Lisp program.  If the error has an applicable handler, the handler is
845 executed, and control resumes following the handler.  The handler
846 executes in the environment of the @code{condition-case} that
847 established it; all functions called within that @code{condition-case}
848 have already been exited, and the handler cannot return to them.
850 If there is no applicable handler for the error, it terminates the
851 current command and returns control to the editor command loop.  (The
852 command loop has an implicit handler for all kinds of errors.)  The
853 command loop's handler uses the error symbol and associated data to
854 print an error message.  You can use the variable
855 @code{command-error-function} to control how this is done:
857 @defvar command-error-function
858 This variable, if non-@code{nil}, specifies a function to use to
859 handle errors that return control to the Emacs command loop.  The
860 function should take three arguments: @var{data}, a list of the same
861 form that @code{condition-case} would bind to its variable;
862 @var{context}, a string describing the situation in which the error
863 occurred, or (more often) @code{nil}; and @var{caller}, the Lisp
864 function which called the primitive that signaled the error.
865 @end defvar
867 @cindex @code{debug-on-error} use
868 An error that has no explicit handler may call the Lisp debugger.  The
869 debugger is enabled if the variable @code{debug-on-error} (@pxref{Error
870 Debugging}) is non-@code{nil}.  Unlike error handlers, the debugger runs
871 in the environment of the error, so that you can examine values of
872 variables precisely as they were at the time of the error.
874 @node Handling Errors
875 @subsubsection Writing Code to Handle Errors
876 @cindex error handler
877 @cindex handling errors
879   The usual effect of signaling an error is to terminate the command
880 that is running and return immediately to the Emacs editor command loop.
881 You can arrange to trap errors occurring in a part of your program by
882 establishing an error handler, with the special form
883 @code{condition-case}.  A simple example looks like this:
885 @example
886 @group
887 (condition-case nil
888     (delete-file filename)
889   (error nil))
890 @end group
891 @end example
893 @noindent
894 This deletes the file named @var{filename}, catching any error and
895 returning @code{nil} if an error occurs@footnote{
896 Actually, you should use @code{ignore-errors} in such a simple case;
897 see below.}.
899   The @code{condition-case} construct is often used to trap errors that
900 are predictable, such as failure to open a file in a call to
901 @code{insert-file-contents}.  It is also used to trap errors that are
902 totally unpredictable, such as when the program evaluates an expression
903 read from the user.
905   The second argument of @code{condition-case} is called the
906 @dfn{protected form}.  (In the example above, the protected form is a
907 call to @code{delete-file}.)  The error handlers go into effect when
908 this form begins execution and are deactivated when this form returns.
909 They remain in effect for all the intervening time.  In particular, they
910 are in effect during the execution of functions called by this form, in
911 their subroutines, and so on.  This is a good thing, since, strictly
912 speaking, errors can be signaled only by Lisp primitives (including
913 @code{signal} and @code{error}) called by the protected form, not by the
914 protected form itself.
916   The arguments after the protected form are handlers.  Each handler
917 lists one or more @dfn{condition names} (which are symbols) to specify
918 which errors it will handle.  The error symbol specified when an error
919 is signaled also defines a list of condition names.  A handler applies
920 to an error if they have any condition names in common.  In the example
921 above, there is one handler, and it specifies one condition name,
922 @code{error}, which covers all errors.
924   The search for an applicable handler checks all the established handlers
925 starting with the most recently established one.  Thus, if two nested
926 @code{condition-case} forms offer to handle the same error, the inner of
927 the two gets to handle it.
929   If an error is handled by some @code{condition-case} form, this
930 ordinarily prevents the debugger from being run, even if
931 @code{debug-on-error} says this error should invoke the debugger.
933   If you want to be able to debug errors that are caught by a
934 @code{condition-case}, set the variable @code{debug-on-signal} to a
935 non-@code{nil} value.  You can also specify that a particular handler
936 should let the debugger run first, by writing @code{debug} among the
937 conditions, like this:
939 @example
940 @group
941 (condition-case nil
942     (delete-file filename)
943   ((debug error) nil))
944 @end group
945 @end example
947 @noindent
948 The effect of @code{debug} here is only to prevent
949 @code{condition-case} from suppressing the call to the debugger.  Any
950 given error will invoke the debugger only if @code{debug-on-error} and
951 the other usual filtering mechanisms say it should.  @xref{Error Debugging}.
953   Once Emacs decides that a certain handler handles the error, it
954 returns control to that handler.  To do so, Emacs unbinds all variable
955 bindings made by binding constructs that are being exited, and
956 executes the cleanups of all @code{unwind-protect} forms that are
957 being exited.  Once control arrives at the handler, the body of the
958 handler executes normally.
960   After execution of the handler body, execution returns from the
961 @code{condition-case} form.  Because the protected form is exited
962 completely before execution of the handler, the handler cannot resume
963 execution at the point of the error, nor can it examine variable
964 bindings that were made within the protected form.  All it can do is
965 clean up and proceed.
967   Error signaling and handling have some resemblance to @code{throw} and
968 @code{catch} (@pxref{Catch and Throw}), but they are entirely separate
969 facilities.  An error cannot be caught by a @code{catch}, and a
970 @code{throw} cannot be handled by an error handler (though using
971 @code{throw} when there is no suitable @code{catch} signals an error
972 that can be handled).
974 @defspec condition-case var protected-form handlers@dots{}
975 This special form establishes the error handlers @var{handlers} around
976 the execution of @var{protected-form}.  If @var{protected-form} executes
977 without error, the value it returns becomes the value of the
978 @code{condition-case} form; in this case, the @code{condition-case} has
979 no effect.  The @code{condition-case} form makes a difference when an
980 error occurs during @var{protected-form}.
982 Each of the @var{handlers} is a list of the form @code{(@var{conditions}
983 @var{body}@dots{})}.  Here @var{conditions} is an error condition name
984 to be handled, or a list of condition names (which can include @code{debug}
985 to allow the debugger to run before the handler); @var{body} is one or more
986 Lisp expressions to be executed when this handler handles an error.
987 Here are examples of handlers:
989 @smallexample
990 @group
991 (error nil)
993 (arith-error (message "Division by zero"))
995 ((arith-error file-error)
996  (message
997   "Either division by zero or failure to open a file"))
998 @end group
999 @end smallexample
1001 Each error that occurs has an @dfn{error symbol} that describes what
1002 kind of error it is.  The @code{error-conditions} property of this
1003 symbol is a list of condition names (@pxref{Error Symbols}).  Emacs
1004 searches all the active @code{condition-case} forms for a handler that
1005 specifies one or more of these condition names; the innermost matching
1006 @code{condition-case} handles the error.  Within this
1007 @code{condition-case}, the first applicable handler handles the error.
1009 After executing the body of the handler, the @code{condition-case}
1010 returns normally, using the value of the last form in the handler body
1011 as the overall value.
1013 @cindex error description
1014 The argument @var{var} is a variable.  @code{condition-case} does not
1015 bind this variable when executing the @var{protected-form}, only when it
1016 handles an error.  At that time, it binds @var{var} locally to an
1017 @dfn{error description}, which is a list giving the particulars of the
1018 error.  The error description has the form @code{(@var{error-symbol}
1019 . @var{data})}.  The handler can refer to this list to decide what to
1020 do.  For example, if the error is for failure opening a file, the file
1021 name is the second element of @var{data}---the third element of the
1022 error description.
1024 If @var{var} is @code{nil}, that means no variable is bound.  Then the
1025 error symbol and associated data are not available to the handler.
1027 @cindex rethrow a signal
1028 Sometimes it is necessary to re-throw a signal caught by
1029 @code{condition-case}, for some outer-level handler to catch.  Here's
1030 how to do that:
1032 @smallexample
1033   (signal (car err) (cdr err))
1034 @end smallexample
1036 @noindent
1037 where @code{err} is the error description variable, the first argument
1038 to @code{condition-case} whose error condition you want to re-throw.
1039 @xref{Definition of signal}.
1040 @end defspec
1042 @defun error-message-string error-descriptor
1043 This function returns the error message string for a given error
1044 descriptor.  It is useful if you want to handle an error by printing the
1045 usual error message for that error.  @xref{Definition of signal}.
1046 @end defun
1048 @cindex @code{arith-error} example
1049 Here is an example of using @code{condition-case} to handle the error
1050 that results from dividing by zero.  The handler displays the error
1051 message (but without a beep), then returns a very large number.
1053 @smallexample
1054 @group
1055 (defun safe-divide (dividend divisor)
1056   (condition-case err
1057       ;; @r{Protected form.}
1058       (/ dividend divisor)
1059 @end group
1060 @group
1061     ;; @r{The handler.}
1062     (arith-error                        ; @r{Condition.}
1063      ;; @r{Display the usual message for this error.}
1064      (message "%s" (error-message-string err))
1065      1000000)))
1066 @result{} safe-divide
1067 @end group
1069 @group
1070 (safe-divide 5 0)
1071      @print{} Arithmetic error: (arith-error)
1072 @result{} 1000000
1073 @end group
1074 @end smallexample
1076 @noindent
1077 The handler specifies condition name @code{arith-error} so that it will handle only division-by-zero errors.  Other kinds of errors will not be handled, at least not by this @code{condition-case}.  Thus,
1079 @smallexample
1080 @group
1081 (safe-divide nil 3)
1082      @error{} Wrong type argument: number-or-marker-p, nil
1083 @end group
1084 @end smallexample
1086   Here is a @code{condition-case} that catches all kinds of errors,
1087 including those signaled with @code{error}:
1089 @smallexample
1090 @group
1091 (setq baz 34)
1092      @result{} 34
1093 @end group
1095 @group
1096 (condition-case err
1097     (if (eq baz 35)
1098         t
1099       ;; @r{This is a call to the function @code{error}.}
1100       (error "Rats!  The variable %s was %s, not 35" 'baz baz))
1101   ;; @r{This is the handler; it is not a form.}
1102   (error (princ (format "The error was: %s" err))
1103          2))
1104 @print{} The error was: (error "Rats!  The variable baz was 34, not 35")
1105 @result{} 2
1106 @end group
1107 @end smallexample
1109 @defmac ignore-errors body@dots{}
1110 This construct executes @var{body}, ignoring any errors that occur
1111 during its execution.  If the execution is without error,
1112 @code{ignore-errors} returns the value of the last form in @var{body};
1113 otherwise, it returns @code{nil}.
1115 Here's the example at the beginning of this subsection rewritten using
1116 @code{ignore-errors}:
1118 @smallexample
1119 @group
1120   (ignore-errors
1121    (delete-file filename))
1122 @end group
1123 @end smallexample
1124 @end defmac
1127 @node Error Symbols
1128 @subsubsection Error Symbols and Condition Names
1129 @cindex error symbol
1130 @cindex error name
1131 @cindex condition name
1132 @cindex user-defined error
1133 @kindex error-conditions
1135   When you signal an error, you specify an @dfn{error symbol} to specify
1136 the kind of error you have in mind.  Each error has one and only one
1137 error symbol to categorize it.  This is the finest classification of
1138 errors defined by the Emacs Lisp language.
1140   These narrow classifications are grouped into a hierarchy of wider
1141 classes called @dfn{error conditions}, identified by @dfn{condition
1142 names}.  The narrowest such classes belong to the error symbols
1143 themselves: each error symbol is also a condition name.  There are also
1144 condition names for more extensive classes, up to the condition name
1145 @code{error} which takes in all kinds of errors (but not @code{quit}).
1146 Thus, each error has one or more condition names: @code{error}, the
1147 error symbol if that is distinct from @code{error}, and perhaps some
1148 intermediate classifications.
1150   In order for a symbol to be an error symbol, it must have an
1151 @code{error-conditions} property which gives a list of condition names.
1152 This list defines the conditions that this kind of error belongs to.
1153 (The error symbol itself, and the symbol @code{error}, should always be
1154 members of this list.)  Thus, the hierarchy of condition names is
1155 defined by the @code{error-conditions} properties of the error symbols.
1156 Because quitting is not considered an error, the value of the
1157 @code{error-conditions} property of @code{quit} is just @code{(quit)}.
1159 @cindex peculiar error
1160   In addition to the @code{error-conditions} list, the error symbol
1161 should have an @code{error-message} property whose value is a string to
1162 be printed when that error is signaled but not handled.  If the
1163 error symbol has no @code{error-message} property or if the
1164 @code{error-message} property exists, but is not a string, the error
1165 message @samp{peculiar error} is used.  @xref{Definition of signal}.
1167   Here is how we define a new error symbol, @code{new-error}:
1169 @example
1170 @group
1171 (put 'new-error
1172      'error-conditions
1173      '(error my-own-errors new-error))
1174 @result{} (error my-own-errors new-error)
1175 @end group
1176 @group
1177 (put 'new-error 'error-message "A new error")
1178 @result{} "A new error"
1179 @end group
1180 @end example
1182 @noindent
1183 This error has three condition names: @code{new-error}, the narrowest
1184 classification; @code{my-own-errors}, which we imagine is a wider
1185 classification; and @code{error}, which is the widest of all.
1187   The error string should start with a capital letter but it should
1188 not end with a period.  This is for consistency with the rest of Emacs.
1190   Naturally, Emacs will never signal @code{new-error} on its own; only
1191 an explicit call to @code{signal} (@pxref{Definition of signal}) in
1192 your code can do this:
1194 @example
1195 @group
1196 (signal 'new-error '(x y))
1197      @error{} A new error: x, y
1198 @end group
1199 @end example
1201   This error can be handled through any of the three condition names.
1202 This example handles @code{new-error} and any other errors in the class
1203 @code{my-own-errors}:
1205 @example
1206 @group
1207 (condition-case foo
1208     (bar nil t)
1209   (my-own-errors nil))
1210 @end group
1211 @end example
1213   The significant way that errors are classified is by their condition
1214 names---the names used to match errors with handlers.  An error symbol
1215 serves only as a convenient way to specify the intended error message
1216 and list of condition names.  It would be cumbersome to give
1217 @code{signal} a list of condition names rather than one error symbol.
1219   By contrast, using only error symbols without condition names would
1220 seriously decrease the power of @code{condition-case}.  Condition names
1221 make it possible to categorize errors at various levels of generality
1222 when you write an error handler.  Using error symbols alone would
1223 eliminate all but the narrowest level of classification.
1225   @xref{Standard Errors}, for a list of all the standard error symbols
1226 and their conditions.
1228 @node Cleanups
1229 @subsection Cleaning Up from Nonlocal Exits
1231   The @code{unwind-protect} construct is essential whenever you
1232 temporarily put a data structure in an inconsistent state; it permits
1233 you to make the data consistent again in the event of an error or
1234 throw.  (Another more specific cleanup construct that is used only for
1235 changes in buffer contents is the atomic change group; @ref{Atomic
1236 Changes}.)
1238 @defspec unwind-protect body-form cleanup-forms@dots{}
1239 @cindex cleanup forms
1240 @cindex protected forms
1241 @cindex error cleanup
1242 @cindex unwinding
1243 @code{unwind-protect} executes @var{body-form} with a guarantee that
1244 the @var{cleanup-forms} will be evaluated if control leaves
1245 @var{body-form}, no matter how that happens.  @var{body-form} may
1246 complete normally, or execute a @code{throw} out of the
1247 @code{unwind-protect}, or cause an error; in all cases, the
1248 @var{cleanup-forms} will be evaluated.
1250 If @var{body-form} finishes normally, @code{unwind-protect} returns the
1251 value of @var{body-form}, after it evaluates the @var{cleanup-forms}.
1252 If @var{body-form} does not finish, @code{unwind-protect} does not
1253 return any value in the normal sense.
1255 Only @var{body-form} is protected by the @code{unwind-protect}.  If any
1256 of the @var{cleanup-forms} themselves exits nonlocally (via a
1257 @code{throw} or an error), @code{unwind-protect} is @emph{not}
1258 guaranteed to evaluate the rest of them.  If the failure of one of the
1259 @var{cleanup-forms} has the potential to cause trouble, then protect
1260 it with another @code{unwind-protect} around that form.
1262 The number of currently active @code{unwind-protect} forms counts,
1263 together with the number of local variable bindings, against the limit
1264 @code{max-specpdl-size} (@pxref{Definition of max-specpdl-size,, Local
1265 Variables}).
1266 @end defspec
1268   For example, here we make an invisible buffer for temporary use, and
1269 make sure to kill it before finishing:
1271 @smallexample
1272 @group
1273 (let ((buffer (get-buffer-create " *temp*")))
1274   (with-current-buffer buffer
1275     (unwind-protect
1276         @var{body-form}
1277       (kill-buffer buffer))))
1278 @end group
1279 @end smallexample
1281 @noindent
1282 You might think that we could just as well write @code{(kill-buffer
1283 (current-buffer))} and dispense with the variable @code{buffer}.
1284 However, the way shown above is safer, if @var{body-form} happens to
1285 get an error after switching to a different buffer!  (Alternatively,
1286 you could write a @code{save-current-buffer} around @var{body-form},
1287 to ensure that the temporary buffer becomes current again in time to
1288 kill it.)
1290   Emacs includes a standard macro called @code{with-temp-buffer} which
1291 expands into more or less the code shown above (@pxref{Definition of
1292 with-temp-buffer,, Current Buffer}).  Several of the macros defined in
1293 this manual use @code{unwind-protect} in this way.
1295 @findex ftp-login
1296   Here is an actual example derived from an FTP package.  It creates a
1297 process (@pxref{Processes}) to try to establish a connection to a remote
1298 machine.  As the function @code{ftp-login} is highly susceptible to
1299 numerous problems that the writer of the function cannot anticipate, it
1300 is protected with a form that guarantees deletion of the process in the
1301 event of failure.  Otherwise, Emacs might fill up with useless
1302 subprocesses.
1304 @smallexample
1305 @group
1306 (let ((win nil))
1307   (unwind-protect
1308       (progn
1309         (setq process (ftp-setup-buffer host file))
1310         (if (setq win (ftp-login process host user password))
1311             (message "Logged in")
1312           (error "Ftp login failed")))
1313     (or win (and process (delete-process process)))))
1314 @end group
1315 @end smallexample
1317   This example has a small bug: if the user types @kbd{C-g} to
1318 quit, and the quit happens immediately after the function
1319 @code{ftp-setup-buffer} returns but before the variable @code{process} is
1320 set, the process will not be killed.  There is no easy way to fix this bug,
1321 but at least it is very unlikely.