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1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990-1995, 1998-1999, 2001-2012 Free Software Foundation, Inc.
4 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
5 @node Control Structures, Variables, Evaluation, Top
6 @chapter Control Structures
7 @cindex special forms for control structures
8 @cindex control structures
10   A Lisp program consists of a set of @dfn{expressions}, or
11 @dfn{forms} (@pxref{Forms}).  We control the order of execution of
12 these forms by enclosing them in @dfn{control structures}.  Control
13 structures are special forms which control when, whether, or how many
14 times to execute the forms they contain.
16 @cindex textual order
17   The simplest order of execution is sequential execution: first form
18 @var{a}, then form @var{b}, and so on.  This is what happens when you
19 write several forms in succession in the body of a function, or at top
20 level in a file of Lisp code---the forms are executed in the order
21 written.  We call this @dfn{textual order}.  For example, if a function
22 body consists of two forms @var{a} and @var{b}, evaluation of the
23 function evaluates first @var{a} and then @var{b}.  The result of
24 evaluating @var{b} becomes the value of the function.
26   Explicit control structures make possible an order of execution other
27 than sequential.
29   Emacs Lisp provides several kinds of control structure, including
30 other varieties of sequencing, conditionals, iteration, and (controlled)
31 jumps---all discussed below.  The built-in control structures are
32 special forms since their subforms are not necessarily evaluated or not
33 evaluated sequentially.  You can use macros to define your own control
34 structure constructs (@pxref{Macros}).
36 @menu
37 * Sequencing::             Evaluation in textual order.
38 * Conditionals::           @code{if}, @code{cond}, @code{when}, @code{unless}.
39 * Combining Conditions::   @code{and}, @code{or}, @code{not}.
40 * Iteration::              @code{while} loops.
41 * Nonlocal Exits::         Jumping out of a sequence.
42 @end menu
44 @node Sequencing
45 @section Sequencing
47   Evaluating forms in the order they appear is the most common way
48 control passes from one form to another.  In some contexts, such as in a
49 function body, this happens automatically.  Elsewhere you must use a
50 control structure construct to do this: @code{progn}, the simplest
51 control construct of Lisp.
53   A @code{progn} special form looks like this:
55 @example
56 @group
57 (progn @var{a} @var{b} @var{c} @dots{})
58 @end group
59 @end example
61 @noindent
62 and it says to execute the forms @var{a}, @var{b}, @var{c}, and so on, in
63 that order.  These forms are called the @dfn{body} of the @code{progn} form.
64 The value of the last form in the body becomes the value of the entire
65 @code{progn}.  @code{(progn)} returns @code{nil}.
67 @cindex implicit @code{progn}
68   In the early days of Lisp, @code{progn} was the only way to execute
69 two or more forms in succession and use the value of the last of them.
70 But programmers found they often needed to use a @code{progn} in the
71 body of a function, where (at that time) only one form was allowed.  So
72 the body of a function was made into an ``implicit @code{progn}'':
73 several forms are allowed just as in the body of an actual @code{progn}.
74 Many other control structures likewise contain an implicit @code{progn}.
75 As a result, @code{progn} is not used as much as it was many years ago.
76 It is needed now most often inside an @code{unwind-protect}, @code{and},
77 @code{or}, or in the @var{then}-part of an @code{if}.
79 @defspec progn forms@dots{}
80 This special form evaluates all of the @var{forms}, in textual
81 order, returning the result of the final form.
83 @example
84 @group
85 (progn (print "The first form")
86        (print "The second form")
87        (print "The third form"))
88      @print{} "The first form"
89      @print{} "The second form"
90      @print{} "The third form"
91 @result{} "The third form"
92 @end group
93 @end example
94 @end defspec
96   Two other control constructs likewise evaluate a series of forms but return
97 a different value:
99 @defspec prog1 form1 forms@dots{}
100 This special form evaluates @var{form1} and all of the @var{forms}, in
101 textual order, returning the result of @var{form1}.
103 @example
104 @group
105 (prog1 (print "The first form")
106        (print "The second form")
107        (print "The third form"))
108      @print{} "The first form"
109      @print{} "The second form"
110      @print{} "The third form"
111 @result{} "The first form"
112 @end group
113 @end example
115 Here is a way to remove the first element from a list in the variable
116 @code{x}, then return the value of that former element:
118 @example
119 (prog1 (car x) (setq x (cdr x)))
120 @end example
121 @end defspec
123 @defspec prog2 form1 form2 forms@dots{}
124 This special form evaluates @var{form1}, @var{form2}, and all of the
125 following @var{forms}, in textual order, returning the result of
126 @var{form2}.
128 @example
129 @group
130 (prog2 (print "The first form")
131        (print "The second form")
132        (print "The third form"))
133      @print{} "The first form"
134      @print{} "The second form"
135      @print{} "The third form"
136 @result{} "The second form"
137 @end group
138 @end example
139 @end defspec
141 @node Conditionals
142 @section Conditionals
143 @cindex conditional evaluation
145   Conditional control structures choose among alternatives.  Emacs Lisp
146 has four conditional forms: @code{if}, which is much the same as in
147 other languages; @code{when} and @code{unless}, which are variants of
148 @code{if}; and @code{cond}, which is a generalized case statement.
150 @defspec if condition then-form else-forms@dots{}
151 @code{if} chooses between the @var{then-form} and the @var{else-forms}
152 based on the value of @var{condition}.  If the evaluated @var{condition} is
153 non-@code{nil}, @var{then-form} is evaluated and the result returned.
154 Otherwise, the @var{else-forms} are evaluated in textual order, and the
155 value of the last one is returned.  (The @var{else} part of @code{if} is
156 an example of an implicit @code{progn}.  @xref{Sequencing}.)
158 If @var{condition} has the value @code{nil}, and no @var{else-forms} are
159 given, @code{if} returns @code{nil}.
161 @code{if} is a special form because the branch that is not selected is
162 never evaluated---it is ignored.  Thus, in the example below,
163 @code{true} is not printed because @code{print} is never called.
165 @example
166 @group
167 (if nil
168     (print 'true)
169   'very-false)
170 @result{} very-false
171 @end group
172 @end example
173 @end defspec
175 @defmac when condition then-forms@dots{}
176 This is a variant of @code{if} where there are no @var{else-forms},
177 and possibly several @var{then-forms}.  In particular,
179 @example
180 (when @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
181 @end example
183 @noindent
184 is entirely equivalent to
186 @example
187 (if @var{condition} (progn @var{a} @var{b} @var{c}) nil)
188 @end example
189 @end defmac
191 @defmac unless condition forms@dots{}
192 This is a variant of @code{if} where there is no @var{then-form}:
194 @example
195 (unless @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
196 @end example
198 @noindent
199 is entirely equivalent to
201 @example
202 (if @var{condition} nil
203    @var{a} @var{b} @var{c})
204 @end example
205 @end defmac
207 @defspec cond clause@dots{}
208 @code{cond} chooses among an arbitrary number of alternatives.  Each
209 @var{clause} in the @code{cond} must be a list.  The @sc{car} of this
210 list is the @var{condition}; the remaining elements, if any, the
211 @var{body-forms}.  Thus, a clause looks like this:
213 @example
214 (@var{condition} @var{body-forms}@dots{})
215 @end example
217 @code{cond} tries the clauses in textual order, by evaluating the
218 @var{condition} of each clause.  If the value of @var{condition} is
219 non-@code{nil}, the clause ``succeeds''; then @code{cond} evaluates its
220 @var{body-forms}, and the value of the last of @var{body-forms} becomes
221 the value of the @code{cond}.  The remaining clauses are ignored.
223 If the value of @var{condition} is @code{nil}, the clause ``fails'', so
224 the @code{cond} moves on to the following clause, trying its
225 @var{condition}.
227 If every @var{condition} evaluates to @code{nil}, so that every clause
228 fails, @code{cond} returns @code{nil}.
230 A clause may also look like this:
232 @example
233 (@var{condition})
234 @end example
236 @noindent
237 Then, if @var{condition} is non-@code{nil} when tested, the value of
238 @var{condition} becomes the value of the @code{cond} form.
240 The following example has four clauses, which test for the cases where
241 the value of @code{x} is a number, string, buffer and symbol,
242 respectively:
244 @example
245 @group
246 (cond ((numberp x) x)
247       ((stringp x) x)
248       ((bufferp x)
249        (setq temporary-hack x) ; @r{multiple body-forms}
250        (buffer-name x))        ; @r{in one clause}
251       ((symbolp x) (symbol-value x)))
252 @end group
253 @end example
255 Often we want to execute the last clause whenever none of the previous
256 clauses was successful.  To do this, we use @code{t} as the
257 @var{condition} of the last clause, like this: @code{(t
258 @var{body-forms})}.  The form @code{t} evaluates to @code{t}, which is
259 never @code{nil}, so this clause never fails, provided the @code{cond}
260 gets to it at all.
262 For example,
264 @example
265 @group
266 (setq a 5)
267 (cond ((eq a 'hack) 'foo)
268       (t "default"))
269 @result{} "default"
270 @end group
271 @end example
273 @noindent
274 This @code{cond} expression returns @code{foo} if the value of @code{a}
275 is @code{hack}, and returns the string @code{"default"} otherwise.
276 @end defspec
278 Any conditional construct can be expressed with @code{cond} or with
279 @code{if}.  Therefore, the choice between them is a matter of style.
280 For example:
282 @example
283 @group
284 (if @var{a} @var{b} @var{c})
285 @equiv{}
286 (cond (@var{a} @var{b}) (t @var{c}))
287 @end group
288 @end example
290 @node Combining Conditions
291 @section Constructs for Combining Conditions
293   This section describes three constructs that are often used together
294 with @code{if} and @code{cond} to express complicated conditions.  The
295 constructs @code{and} and @code{or} can also be used individually as
296 kinds of multiple conditional constructs.
298 @defun not condition
299 This function tests for the falsehood of @var{condition}.  It returns
300 @code{t} if @var{condition} is @code{nil}, and @code{nil} otherwise.
301 The function @code{not} is identical to @code{null}, and we recommend
302 using the name @code{null} if you are testing for an empty list.
303 @end defun
305 @defspec and conditions@dots{}
306 The @code{and} special form tests whether all the @var{conditions} are
307 true.  It works by evaluating the @var{conditions} one by one in the
308 order written.
310 If any of the @var{conditions} evaluates to @code{nil}, then the result
311 of the @code{and} must be @code{nil} regardless of the remaining
312 @var{conditions}; so @code{and} returns @code{nil} right away, ignoring
313 the remaining @var{conditions}.
315 If all the @var{conditions} turn out non-@code{nil}, then the value of
316 the last of them becomes the value of the @code{and} form.  Just
317 @code{(and)}, with no @var{conditions}, returns @code{t}, appropriate
318 because all the @var{conditions} turned out non-@code{nil}.  (Think
319 about it; which one did not?)
321 Here is an example.  The first condition returns the integer 1, which is
322 not @code{nil}.  Similarly, the second condition returns the integer 2,
323 which is not @code{nil}.  The third condition is @code{nil}, so the
324 remaining condition is never evaluated.
326 @example
327 @group
328 (and (print 1) (print 2) nil (print 3))
329      @print{} 1
330      @print{} 2
331 @result{} nil
332 @end group
333 @end example
335 Here is a more realistic example of using @code{and}:
337 @example
338 @group
339 (if (and (consp foo) (eq (car foo) 'x))
340     (message "foo is a list starting with x"))
341 @end group
342 @end example
344 @noindent
345 Note that @code{(car foo)} is not executed if @code{(consp foo)} returns
346 @code{nil}, thus avoiding an error.
348 @code{and} expressions can also be written using either @code{if} or
349 @code{cond}.  Here's how:
351 @example
352 @group
353 (and @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
354 @equiv{}
355 (if @var{arg1} (if @var{arg2} @var{arg3}))
356 @equiv{}
357 (cond (@var{arg1} (cond (@var{arg2} @var{arg3}))))
358 @end group
359 @end example
360 @end defspec
362 @defspec or conditions@dots{}
363 The @code{or} special form tests whether at least one of the
364 @var{conditions} is true.  It works by evaluating all the
365 @var{conditions} one by one in the order written.
367 If any of the @var{conditions} evaluates to a non-@code{nil} value, then
368 the result of the @code{or} must be non-@code{nil}; so @code{or} returns
369 right away, ignoring the remaining @var{conditions}.  The value it
370 returns is the non-@code{nil} value of the condition just evaluated.
372 If all the @var{conditions} turn out @code{nil}, then the @code{or}
373 expression returns @code{nil}.  Just @code{(or)}, with no
374 @var{conditions}, returns @code{nil}, appropriate because all the
375 @var{conditions} turned out @code{nil}.  (Think about it; which one
376 did not?)
378 For example, this expression tests whether @code{x} is either
379 @code{nil} or the integer zero:
381 @example
382 (or (eq x nil) (eq x 0))
383 @end example
385 Like the @code{and} construct, @code{or} can be written in terms of
386 @code{cond}.  For example:
388 @example
389 @group
390 (or @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
391 @equiv{}
392 (cond (@var{arg1})
393       (@var{arg2})
394       (@var{arg3}))
395 @end group
396 @end example
398 You could almost write @code{or} in terms of @code{if}, but not quite:
400 @example
401 @group
402 (if @var{arg1} @var{arg1}
403   (if @var{arg2} @var{arg2}
404     @var{arg3}))
405 @end group
406 @end example
408 @noindent
409 This is not completely equivalent because it can evaluate @var{arg1} or
410 @var{arg2} twice.  By contrast, @code{(or @var{arg1} @var{arg2}
411 @var{arg3})} never evaluates any argument more than once.
412 @end defspec
414 @node Iteration
415 @section Iteration
416 @cindex iteration
417 @cindex recursion
419   Iteration means executing part of a program repetitively.  For
420 example, you might want to repeat some computation once for each element
421 of a list, or once for each integer from 0 to @var{n}.  You can do this
422 in Emacs Lisp with the special form @code{while}:
424 @defspec while condition forms@dots{}
425 @code{while} first evaluates @var{condition}.  If the result is
426 non-@code{nil}, it evaluates @var{forms} in textual order.  Then it
427 reevaluates @var{condition}, and if the result is non-@code{nil}, it
428 evaluates @var{forms} again.  This process repeats until @var{condition}
429 evaluates to @code{nil}.
431 There is no limit on the number of iterations that may occur.  The loop
432 will continue until either @var{condition} evaluates to @code{nil} or
433 until an error or @code{throw} jumps out of it (@pxref{Nonlocal Exits}).
435 The value of a @code{while} form is always @code{nil}.
437 @example
438 @group
439 (setq num 0)
440      @result{} 0
441 @end group
442 @group
443 (while (< num 4)
444   (princ (format "Iteration %d." num))
445   (setq num (1+ num)))
446      @print{} Iteration 0.
447      @print{} Iteration 1.
448      @print{} Iteration 2.
449      @print{} Iteration 3.
450      @result{} nil
451 @end group
452 @end example
454 To write a ``repeat...until'' loop, which will execute something on each
455 iteration and then do the end-test, put the body followed by the
456 end-test in a @code{progn} as the first argument of @code{while}, as
457 shown here:
459 @example
460 @group
461 (while (progn
462          (forward-line 1)
463          (not (looking-at "^$"))))
464 @end group
465 @end example
467 @noindent
468 This moves forward one line and continues moving by lines until it
469 reaches an empty line.  It is peculiar in that the @code{while} has no
470 body, just the end test (which also does the real work of moving point).
471 @end defspec
473   The @code{dolist} and @code{dotimes} macros provide convenient ways to
474 write two common kinds of loops.
476 @defmac dolist (var list [result]) body@dots{}
477 This construct executes @var{body} once for each element of
478 @var{list}, binding the variable @var{var} locally to hold the current
479 element.  Then it returns the value of evaluating @var{result}, or
480 @code{nil} if @var{result} is omitted.  For example, here is how you
481 could use @code{dolist} to define the @code{reverse} function:
483 @example
484 (defun reverse (list)
485   (let (value)
486     (dolist (elt list value)
487       (setq value (cons elt value)))))
488 @end example
489 @end defmac
491 @defmac dotimes (var count [result]) body@dots{}
492 This construct executes @var{body} once for each integer from 0
493 (inclusive) to @var{count} (exclusive), binding the variable @var{var}
494 to the integer for the current iteration.  Then it returns the value
495 of evaluating @var{result}, or @code{nil} if @var{result} is omitted.
496 Here is an example of using @code{dotimes} to do something 100 times:
498 @example
499 (dotimes (i 100)
500   (insert "I will not obey absurd orders\n"))
501 @end example
502 @end defmac
504 @node Nonlocal Exits
505 @section Nonlocal Exits
506 @cindex nonlocal exits
508   A @dfn{nonlocal exit} is a transfer of control from one point in a
509 program to another remote point.  Nonlocal exits can occur in Emacs Lisp
510 as a result of errors; you can also use them under explicit control.
511 Nonlocal exits unbind all variable bindings made by the constructs being
512 exited.
514 @menu
515 * Catch and Throw::     Nonlocal exits for the program's own purposes.
516 * Examples of Catch::   Showing how such nonlocal exits can be written.
517 * Errors::              How errors are signaled and handled.
518 * Cleanups::            Arranging to run a cleanup form if an error happens.
519 @end menu
521 @node Catch and Throw
522 @subsection Explicit Nonlocal Exits: @code{catch} and @code{throw}
524   Most control constructs affect only the flow of control within the
525 construct itself.  The function @code{throw} is the exception to this
526 rule of normal program execution: it performs a nonlocal exit on
527 request.  (There are other exceptions, but they are for error handling
528 only.)  @code{throw} is used inside a @code{catch}, and jumps back to
529 that @code{catch}.  For example:
531 @example
532 @group
533 (defun foo-outer ()
534   (catch 'foo
535     (foo-inner)))
537 (defun foo-inner ()
538   @dots{}
539   (if x
540       (throw 'foo t))
541   @dots{})
542 @end group
543 @end example
545 @noindent
546 The @code{throw} form, if executed, transfers control straight back to
547 the corresponding @code{catch}, which returns immediately.  The code
548 following the @code{throw} is not executed.  The second argument of
549 @code{throw} is used as the return value of the @code{catch}.
551   The function @code{throw} finds the matching @code{catch} based on the
552 first argument: it searches for a @code{catch} whose first argument is
553 @code{eq} to the one specified in the @code{throw}.  If there is more
554 than one applicable @code{catch}, the innermost one takes precedence.
555 Thus, in the above example, the @code{throw} specifies @code{foo}, and
556 the @code{catch} in @code{foo-outer} specifies the same symbol, so that
557 @code{catch} is the applicable one (assuming there is no other matching
558 @code{catch} in between).
560   Executing @code{throw} exits all Lisp constructs up to the matching
561 @code{catch}, including function calls.  When binding constructs such as
562 @code{let} or function calls are exited in this way, the bindings are
563 unbound, just as they are when these constructs exit normally
564 (@pxref{Local Variables}).  Likewise, @code{throw} restores the buffer
565 and position saved by @code{save-excursion} (@pxref{Excursions}), and
566 the narrowing status saved by @code{save-restriction} and the window
567 selection saved by @code{save-window-excursion} (@pxref{Window
568 Configurations}).  It also runs any cleanups established with the
569 @code{unwind-protect} special form when it exits that form
570 (@pxref{Cleanups}).
572   The @code{throw} need not appear lexically within the @code{catch}
573 that it jumps to.  It can equally well be called from another function
574 called within the @code{catch}.  As long as the @code{throw} takes place
575 chronologically after entry to the @code{catch}, and chronologically
576 before exit from it, it has access to that @code{catch}.  This is why
577 @code{throw} can be used in commands such as @code{exit-recursive-edit}
578 that throw back to the editor command loop (@pxref{Recursive Editing}).
580 @cindex CL note---only @code{throw} in Emacs
581 @quotation
582 @b{Common Lisp note:} Most other versions of Lisp, including Common Lisp,
583 have several ways of transferring control nonsequentially: @code{return},
584 @code{return-from}, and @code{go}, for example.  Emacs Lisp has only
585 @code{throw}.
586 @end quotation
588 @defspec catch tag body@dots{}
589 @cindex tag on run time stack
590 @code{catch} establishes a return point for the @code{throw} function.
591 The return point is distinguished from other such return points by
592 @var{tag}, which may be any Lisp object except @code{nil}.  The argument
593 @var{tag} is evaluated normally before the return point is established.
595 With the return point in effect, @code{catch} evaluates the forms of the
596 @var{body} in textual order.  If the forms execute normally (without
597 error or nonlocal exit) the value of the last body form is returned from
598 the @code{catch}.
600 If a @code{throw} is executed during the execution of @var{body},
601 specifying the same value @var{tag}, the @code{catch} form exits
602 immediately; the value it returns is whatever was specified as the
603 second argument of @code{throw}.
604 @end defspec
606 @defun throw tag value
607 The purpose of @code{throw} is to return from a return point previously
608 established with @code{catch}.  The argument @var{tag} is used to choose
609 among the various existing return points; it must be @code{eq} to the value
610 specified in the @code{catch}.  If multiple return points match @var{tag},
611 the innermost one is used.
613 The argument @var{value} is used as the value to return from that
614 @code{catch}.
616 @kindex no-catch
617 If no return point is in effect with tag @var{tag}, then a @code{no-catch}
618 error is signaled with data @code{(@var{tag} @var{value})}.
619 @end defun
621 @node Examples of Catch
622 @subsection Examples of @code{catch} and @code{throw}
624   One way to use @code{catch} and @code{throw} is to exit from a doubly
625 nested loop.  (In most languages, this would be done with a ``goto''.)
626 Here we compute @code{(foo @var{i} @var{j})} for @var{i} and @var{j}
627 varying from 0 to 9:
629 @example
630 @group
631 (defun search-foo ()
632   (catch 'loop
633     (let ((i 0))
634       (while (< i 10)
635         (let ((j 0))
636           (while (< j 10)
637             (if (foo i j)
638                 (throw 'loop (list i j)))
639             (setq j (1+ j))))
640         (setq i (1+ i))))))
641 @end group
642 @end example
644 @noindent
645 If @code{foo} ever returns non-@code{nil}, we stop immediately and return a
646 list of @var{i} and @var{j}.  If @code{foo} always returns @code{nil}, the
647 @code{catch} returns normally, and the value is @code{nil}, since that
648 is the result of the @code{while}.
650   Here are two tricky examples, slightly different, showing two
651 return points at once.  First, two return points with the same tag,
652 @code{hack}:
654 @example
655 @group
656 (defun catch2 (tag)
657   (catch tag
658     (throw 'hack 'yes)))
659 @result{} catch2
660 @end group
662 @group
663 (catch 'hack
664   (print (catch2 'hack))
665   'no)
666 @print{} yes
667 @result{} no
668 @end group
669 @end example
671 @noindent
672 Since both return points have tags that match the @code{throw}, it goes to
673 the inner one, the one established in @code{catch2}.  Therefore,
674 @code{catch2} returns normally with value @code{yes}, and this value is
675 printed.  Finally the second body form in the outer @code{catch}, which is
676 @code{'no}, is evaluated and returned from the outer @code{catch}.
678   Now let's change the argument given to @code{catch2}:
680 @example
681 @group
682 (catch 'hack
683   (print (catch2 'quux))
684   'no)
685 @result{} yes
686 @end group
687 @end example
689 @noindent
690 We still have two return points, but this time only the outer one has
691 the tag @code{hack}; the inner one has the tag @code{quux} instead.
692 Therefore, @code{throw} makes the outer @code{catch} return the value
693 @code{yes}.  The function @code{print} is never called, and the
694 body-form @code{'no} is never evaluated.
696 @node Errors
697 @subsection Errors
698 @cindex errors
700   When Emacs Lisp attempts to evaluate a form that, for some reason,
701 cannot be evaluated, it @dfn{signals} an @dfn{error}.
703   When an error is signaled, Emacs's default reaction is to print an
704 error message and terminate execution of the current command.  This is
705 the right thing to do in most cases, such as if you type @kbd{C-f} at
706 the end of the buffer.
708   In complicated programs, simple termination may not be what you want.
709 For example, the program may have made temporary changes in data
710 structures, or created temporary buffers that should be deleted before
711 the program is finished.  In such cases, you would use
712 @code{unwind-protect} to establish @dfn{cleanup expressions} to be
713 evaluated in case of error.  (@xref{Cleanups}.)  Occasionally, you may
714 wish the program to continue execution despite an error in a subroutine.
715 In these cases, you would use @code{condition-case} to establish
716 @dfn{error handlers} to recover control in case of error.
718   Resist the temptation to use error handling to transfer control from
719 one part of the program to another; use @code{catch} and @code{throw}
720 instead.  @xref{Catch and Throw}.
722 @menu
723 * Signaling Errors::      How to report an error.
724 * Processing of Errors::  What Emacs does when you report an error.
725 * Handling Errors::       How you can trap errors and continue execution.
726 * Error Symbols::         How errors are classified for trapping them.
727 @end menu
729 @node Signaling Errors
730 @subsubsection How to Signal an Error
731 @cindex signaling errors
733    @dfn{Signaling} an error means beginning error processing.  Error
734 processing normally aborts all or part of the running program and
735 returns to a point that is set up to handle the error
736 (@pxref{Processing of Errors}).  Here we describe how to signal an
737 error.
739   Most errors are signaled ``automatically'' within Lisp primitives
740 which you call for other purposes, such as if you try to take the
741 @sc{car} of an integer or move forward a character at the end of the
742 buffer.  You can also signal errors explicitly with the functions
743 @code{error} and @code{signal}.
745   Quitting, which happens when the user types @kbd{C-g}, is not
746 considered an error, but it is handled almost like an error.
747 @xref{Quitting}.
749   Every error specifies an error message, one way or another.  The
750 message should state what is wrong (``File does not exist''), not how
751 things ought to be (``File must exist'').  The convention in Emacs
752 Lisp is that error messages should start with a capital letter, but
753 should not end with any sort of punctuation.
755 @defun error format-string &rest args
756 This function signals an error with an error message constructed by
757 applying @code{format} (@pxref{Formatting Strings}) to
758 @var{format-string} and @var{args}.
760 These examples show typical uses of @code{error}:
762 @example
763 @group
764 (error "That is an error -- try something else")
765      @error{} That is an error -- try something else
766 @end group
768 @group
769 (error "You have committed %d errors" 10)
770      @error{} You have committed 10 errors
771 @end group
772 @end example
774 @code{error} works by calling @code{signal} with two arguments: the
775 error symbol @code{error}, and a list containing the string returned by
776 @code{format}.
778 @strong{Warning:} If you want to use your own string as an error message
779 verbatim, don't just write @code{(error @var{string})}.  If @var{string}
780 contains @samp{%}, it will be interpreted as a format specifier, with
781 undesirable results.  Instead, use @code{(error "%s" @var{string})}.
782 @end defun
784 @defun signal error-symbol data
785 @anchor{Definition of signal}
786 This function signals an error named by @var{error-symbol}.  The
787 argument @var{data} is a list of additional Lisp objects relevant to
788 the circumstances of the error.
790 The argument @var{error-symbol} must be an @dfn{error symbol}---a symbol
791 bearing a property @code{error-conditions} whose value is a list of
792 condition names.  This is how Emacs Lisp classifies different sorts of
793 errors. @xref{Error Symbols}, for a description of error symbols,
794 error conditions and condition names.
796 If the error is not handled, the two arguments are used in printing
797 the error message.  Normally, this error message is provided by the
798 @code{error-message} property of @var{error-symbol}.  If @var{data} is
799 non-@code{nil}, this is followed by a colon and a comma separated list
800 of the unevaluated elements of @var{data}.  For @code{error}, the
801 error message is the @sc{car} of @var{data} (that must be a string).
802 Subcategories of @code{file-error} are handled specially.
804 The number and significance of the objects in @var{data} depends on
805 @var{error-symbol}.  For example, with a @code{wrong-type-argument} error,
806 there should be two objects in the list: a predicate that describes the type
807 that was expected, and the object that failed to fit that type.
809 Both @var{error-symbol} and @var{data} are available to any error
810 handlers that handle the error: @code{condition-case} binds a local
811 variable to a list of the form @code{(@var{error-symbol} .@:
812 @var{data})} (@pxref{Handling Errors}).
814 The function @code{signal} never returns (though in older Emacs versions
815 it could sometimes return).
817 @smallexample
818 @group
819 (signal 'wrong-number-of-arguments '(x y))
820      @error{} Wrong number of arguments: x, y
821 @end group
823 @group
824 (signal 'no-such-error '("My unknown error condition"))
825      @error{} peculiar error: "My unknown error condition"
826 @end group
827 @end smallexample
828 @end defun
830 @cindex CL note---no continuable errors
831 @quotation
832 @b{Common Lisp note:} Emacs Lisp has nothing like the Common Lisp
833 concept of continuable errors.
834 @end quotation
836 @node Processing of Errors
837 @subsubsection How Emacs Processes Errors
839 When an error is signaled, @code{signal} searches for an active
840 @dfn{handler} for the error.  A handler is a sequence of Lisp
841 expressions designated to be executed if an error happens in part of the
842 Lisp program.  If the error has an applicable handler, the handler is
843 executed, and control resumes following the handler.  The handler
844 executes in the environment of the @code{condition-case} that
845 established it; all functions called within that @code{condition-case}
846 have already been exited, and the handler cannot return to them.
848 If there is no applicable handler for the error, it terminates the
849 current command and returns control to the editor command loop.  (The
850 command loop has an implicit handler for all kinds of errors.)  The
851 command loop's handler uses the error symbol and associated data to
852 print an error message.  You can use the variable
853 @code{command-error-function} to control how this is done:
855 @defvar command-error-function
856 This variable, if non-@code{nil}, specifies a function to use to
857 handle errors that return control to the Emacs command loop.  The
858 function should take three arguments: @var{data}, a list of the same
859 form that @code{condition-case} would bind to its variable;
860 @var{context}, a string describing the situation in which the error
861 occurred, or (more often) @code{nil}; and @var{caller}, the Lisp
862 function which called the primitive that signaled the error.
863 @end defvar
865 @cindex @code{debug-on-error} use
866 An error that has no explicit handler may call the Lisp debugger.  The
867 debugger is enabled if the variable @code{debug-on-error} (@pxref{Error
868 Debugging}) is non-@code{nil}.  Unlike error handlers, the debugger runs
869 in the environment of the error, so that you can examine values of
870 variables precisely as they were at the time of the error.
872 @node Handling Errors
873 @subsubsection Writing Code to Handle Errors
874 @cindex error handler
875 @cindex handling errors
877   The usual effect of signaling an error is to terminate the command
878 that is running and return immediately to the Emacs editor command loop.
879 You can arrange to trap errors occurring in a part of your program by
880 establishing an error handler, with the special form
881 @code{condition-case}.  A simple example looks like this:
883 @example
884 @group
885 (condition-case nil
886     (delete-file filename)
887   (error nil))
888 @end group
889 @end example
891 @noindent
892 This deletes the file named @var{filename}, catching any error and
893 returning @code{nil} if an error occurs.  (You can use the macro
894 @code{ignore-errors} for a simple case like this; see below.)
896   The @code{condition-case} construct is often used to trap errors that
897 are predictable, such as failure to open a file in a call to
898 @code{insert-file-contents}.  It is also used to trap errors that are
899 totally unpredictable, such as when the program evaluates an expression
900 read from the user.
902   The second argument of @code{condition-case} is called the
903 @dfn{protected form}.  (In the example above, the protected form is a
904 call to @code{delete-file}.)  The error handlers go into effect when
905 this form begins execution and are deactivated when this form returns.
906 They remain in effect for all the intervening time.  In particular, they
907 are in effect during the execution of functions called by this form, in
908 their subroutines, and so on.  This is a good thing, since, strictly
909 speaking, errors can be signaled only by Lisp primitives (including
910 @code{signal} and @code{error}) called by the protected form, not by the
911 protected form itself.
913   The arguments after the protected form are handlers.  Each handler
914 lists one or more @dfn{condition names} (which are symbols) to specify
915 which errors it will handle.  The error symbol specified when an error
916 is signaled also defines a list of condition names.  A handler applies
917 to an error if they have any condition names in common.  In the example
918 above, there is one handler, and it specifies one condition name,
919 @code{error}, which covers all errors.
921   The search for an applicable handler checks all the established handlers
922 starting with the most recently established one.  Thus, if two nested
923 @code{condition-case} forms offer to handle the same error, the inner of
924 the two gets to handle it.
926   If an error is handled by some @code{condition-case} form, this
927 ordinarily prevents the debugger from being run, even if
928 @code{debug-on-error} says this error should invoke the debugger.
930   If you want to be able to debug errors that are caught by a
931 @code{condition-case}, set the variable @code{debug-on-signal} to a
932 non-@code{nil} value.  You can also specify that a particular handler
933 should let the debugger run first, by writing @code{debug} among the
934 conditions, like this:
936 @example
937 @group
938 (condition-case nil
939     (delete-file filename)
940   ((debug error) nil))
941 @end group
942 @end example
944 @noindent
945 The effect of @code{debug} here is only to prevent
946 @code{condition-case} from suppressing the call to the debugger.  Any
947 given error will invoke the debugger only if @code{debug-on-error} and
948 the other usual filtering mechanisms say it should.  @xref{Error Debugging}.
950 @defmac condition-case-unless-debug var protected-form handlers@dots{}
951 The macro @code{condition-case-unless-debug} provides another way to
952 handle debugging of such forms.  It behaves exactly like
953 @code{condition-case}, unless the variable @code{debug-on-error} is
954 non-@code{nil}, in which case it does not handle any errors at all.
955 @end defmac
957   Once Emacs decides that a certain handler handles the error, it
958 returns control to that handler.  To do so, Emacs unbinds all variable
959 bindings made by binding constructs that are being exited, and
960 executes the cleanups of all @code{unwind-protect} forms that are
961 being exited.  Once control arrives at the handler, the body of the
962 handler executes normally.
964   After execution of the handler body, execution returns from the
965 @code{condition-case} form.  Because the protected form is exited
966 completely before execution of the handler, the handler cannot resume
967 execution at the point of the error, nor can it examine variable
968 bindings that were made within the protected form.  All it can do is
969 clean up and proceed.
971   Error signaling and handling have some resemblance to @code{throw} and
972 @code{catch} (@pxref{Catch and Throw}), but they are entirely separate
973 facilities.  An error cannot be caught by a @code{catch}, and a
974 @code{throw} cannot be handled by an error handler (though using
975 @code{throw} when there is no suitable @code{catch} signals an error
976 that can be handled).
978 @defspec condition-case var protected-form handlers@dots{}
979 This special form establishes the error handlers @var{handlers} around
980 the execution of @var{protected-form}.  If @var{protected-form} executes
981 without error, the value it returns becomes the value of the
982 @code{condition-case} form; in this case, the @code{condition-case} has
983 no effect.  The @code{condition-case} form makes a difference when an
984 error occurs during @var{protected-form}.
986 Each of the @var{handlers} is a list of the form @code{(@var{conditions}
987 @var{body}@dots{})}.  Here @var{conditions} is an error condition name
988 to be handled, or a list of condition names (which can include @code{debug}
989 to allow the debugger to run before the handler); @var{body} is one or more
990 Lisp expressions to be executed when this handler handles an error.
991 Here are examples of handlers:
993 @smallexample
994 @group
995 (error nil)
997 (arith-error (message "Division by zero"))
999 ((arith-error file-error)
1000  (message
1001   "Either division by zero or failure to open a file"))
1002 @end group
1003 @end smallexample
1005 Each error that occurs has an @dfn{error symbol} that describes what
1006 kind of error it is.  The @code{error-conditions} property of this
1007 symbol is a list of condition names (@pxref{Error Symbols}).  Emacs
1008 searches all the active @code{condition-case} forms for a handler that
1009 specifies one or more of these condition names; the innermost matching
1010 @code{condition-case} handles the error.  Within this
1011 @code{condition-case}, the first applicable handler handles the error.
1013 After executing the body of the handler, the @code{condition-case}
1014 returns normally, using the value of the last form in the handler body
1015 as the overall value.
1017 @cindex error description
1018 The argument @var{var} is a variable.  @code{condition-case} does not
1019 bind this variable when executing the @var{protected-form}, only when it
1020 handles an error.  At that time, it binds @var{var} locally to an
1021 @dfn{error description}, which is a list giving the particulars of the
1022 error.  The error description has the form @code{(@var{error-symbol}
1023 . @var{data})}.  The handler can refer to this list to decide what to
1024 do.  For example, if the error is for failure opening a file, the file
1025 name is the second element of @var{data}---the third element of the
1026 error description.
1028 If @var{var} is @code{nil}, that means no variable is bound.  Then the
1029 error symbol and associated data are not available to the handler.
1031 @cindex rethrow a signal
1032 Sometimes it is necessary to re-throw a signal caught by
1033 @code{condition-case}, for some outer-level handler to catch.  Here's
1034 how to do that:
1036 @smallexample
1037   (signal (car err) (cdr err))
1038 @end smallexample
1040 @noindent
1041 where @code{err} is the error description variable, the first argument
1042 to @code{condition-case} whose error condition you want to re-throw.
1043 @xref{Definition of signal}.
1044 @end defspec
1046 @defun error-message-string error-descriptor
1047 This function returns the error message string for a given error
1048 descriptor.  It is useful if you want to handle an error by printing the
1049 usual error message for that error.  @xref{Definition of signal}.
1050 @end defun
1052 @cindex @code{arith-error} example
1053 Here is an example of using @code{condition-case} to handle the error
1054 that results from dividing by zero.  The handler displays the error
1055 message (but without a beep), then returns a very large number.
1057 @smallexample
1058 @group
1059 (defun safe-divide (dividend divisor)
1060   (condition-case err
1061       ;; @r{Protected form.}
1062       (/ dividend divisor)
1063 @end group
1064 @group
1065     ;; @r{The handler.}
1066     (arith-error                        ; @r{Condition.}
1067      ;; @r{Display the usual message for this error.}
1068      (message "%s" (error-message-string err))
1069      1000000)))
1070 @result{} safe-divide
1071 @end group
1073 @group
1074 (safe-divide 5 0)
1075      @print{} Arithmetic error: (arith-error)
1076 @result{} 1000000
1077 @end group
1078 @end smallexample
1080 @noindent
1081 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,
1083 @smallexample
1084 @group
1085 (safe-divide nil 3)
1086      @error{} Wrong type argument: number-or-marker-p, nil
1087 @end group
1088 @end smallexample
1090   Here is a @code{condition-case} that catches all kinds of errors,
1091 including those signaled with @code{error}:
1093 @smallexample
1094 @group
1095 (setq baz 34)
1096      @result{} 34
1097 @end group
1099 @group
1100 (condition-case err
1101     (if (eq baz 35)
1102         t
1103       ;; @r{This is a call to the function @code{error}.}
1104       (error "Rats!  The variable %s was %s, not 35" 'baz baz))
1105   ;; @r{This is the handler; it is not a form.}
1106   (error (princ (format "The error was: %s" err))
1107          2))
1108 @print{} The error was: (error "Rats!  The variable baz was 34, not 35")
1109 @result{} 2
1110 @end group
1111 @end smallexample
1113 @defmac ignore-errors body@dots{}
1114 This construct executes @var{body}, ignoring any errors that occur
1115 during its execution.  If the execution is without error,
1116 @code{ignore-errors} returns the value of the last form in @var{body};
1117 otherwise, it returns @code{nil}.
1119 Here's the example at the beginning of this subsection rewritten using
1120 @code{ignore-errors}:
1122 @smallexample
1123 @group
1124   (ignore-errors
1125    (delete-file filename))
1126 @end group
1127 @end smallexample
1128 @end defmac
1130 @defmac with-demoted-errors body@dots{}
1131 This macro is like a milder version of @code{ignore-errors}.  Rather
1132 than suppressing errors altogether, it converts them into messages.
1133 Use this form around code that is not expected to signal errors, but
1134 should be robust if one does occur.  Note that this macro uses
1135 @code{condition-case-unless-debug} rather than @code{condition-case}.
1136 @end defmac
1138 @node Error Symbols
1139 @subsubsection Error Symbols and Condition Names
1140 @cindex error symbol
1141 @cindex error name
1142 @cindex condition name
1143 @cindex user-defined error
1144 @kindex error-conditions
1146   When you signal an error, you specify an @dfn{error symbol} to specify
1147 the kind of error you have in mind.  Each error has one and only one
1148 error symbol to categorize it.  This is the finest classification of
1149 errors defined by the Emacs Lisp language.
1151   These narrow classifications are grouped into a hierarchy of wider
1152 classes called @dfn{error conditions}, identified by @dfn{condition
1153 names}.  The narrowest such classes belong to the error symbols
1154 themselves: each error symbol is also a condition name.  There are also
1155 condition names for more extensive classes, up to the condition name
1156 @code{error} which takes in all kinds of errors (but not @code{quit}).
1157 Thus, each error has one or more condition names: @code{error}, the
1158 error symbol if that is distinct from @code{error}, and perhaps some
1159 intermediate classifications.
1161   In order for a symbol to be an error symbol, it must have an
1162 @code{error-conditions} property which gives a list of condition names.
1163 This list defines the conditions that this kind of error belongs to.
1164 (The error symbol itself, and the symbol @code{error}, should always be
1165 members of this list.)  Thus, the hierarchy of condition names is
1166 defined by the @code{error-conditions} properties of the error symbols.
1167 Because quitting is not considered an error, the value of the
1168 @code{error-conditions} property of @code{quit} is just @code{(quit)}.
1170 @cindex peculiar error
1171   In addition to the @code{error-conditions} list, the error symbol
1172 should have an @code{error-message} property whose value is a string to
1173 be printed when that error is signaled but not handled.  If the
1174 error symbol has no @code{error-message} property or if the
1175 @code{error-message} property exists, but is not a string, the error
1176 message @samp{peculiar error} is used.  @xref{Definition of signal}.
1178   Here is how we define a new error symbol, @code{new-error}:
1180 @example
1181 @group
1182 (put 'new-error
1183      'error-conditions
1184      '(error my-own-errors new-error))
1185 @result{} (error my-own-errors new-error)
1186 @end group
1187 @group
1188 (put 'new-error 'error-message "A new error")
1189 @result{} "A new error"
1190 @end group
1191 @end example
1193 @noindent
1194 This error has three condition names: @code{new-error}, the narrowest
1195 classification; @code{my-own-errors}, which we imagine is a wider
1196 classification; and @code{error}, which is the widest of all.
1198   The error string should start with a capital letter but it should
1199 not end with a period.  This is for consistency with the rest of Emacs.
1201   Naturally, Emacs will never signal @code{new-error} on its own; only
1202 an explicit call to @code{signal} (@pxref{Definition of signal}) in
1203 your code can do this:
1205 @example
1206 @group
1207 (signal 'new-error '(x y))
1208      @error{} A new error: x, y
1209 @end group
1210 @end example
1212   This error can be handled through any of the three condition names.
1213 This example handles @code{new-error} and any other errors in the class
1214 @code{my-own-errors}:
1216 @example
1217 @group
1218 (condition-case foo
1219     (bar nil t)
1220   (my-own-errors nil))
1221 @end group
1222 @end example
1224   The significant way that errors are classified is by their condition
1225 names---the names used to match errors with handlers.  An error symbol
1226 serves only as a convenient way to specify the intended error message
1227 and list of condition names.  It would be cumbersome to give
1228 @code{signal} a list of condition names rather than one error symbol.
1230   By contrast, using only error symbols without condition names would
1231 seriously decrease the power of @code{condition-case}.  Condition names
1232 make it possible to categorize errors at various levels of generality
1233 when you write an error handler.  Using error symbols alone would
1234 eliminate all but the narrowest level of classification.
1236   @xref{Standard Errors}, for a list of the main error symbols
1237 and their conditions.
1239 @node Cleanups
1240 @subsection Cleaning Up from Nonlocal Exits
1242   The @code{unwind-protect} construct is essential whenever you
1243 temporarily put a data structure in an inconsistent state; it permits
1244 you to make the data consistent again in the event of an error or
1245 throw.  (Another more specific cleanup construct that is used only for
1246 changes in buffer contents is the atomic change group; @ref{Atomic
1247 Changes}.)
1249 @defspec unwind-protect body-form cleanup-forms@dots{}
1250 @cindex cleanup forms
1251 @cindex protected forms
1252 @cindex error cleanup
1253 @cindex unwinding
1254 @code{unwind-protect} executes @var{body-form} with a guarantee that
1255 the @var{cleanup-forms} will be evaluated if control leaves
1256 @var{body-form}, no matter how that happens.  @var{body-form} may
1257 complete normally, or execute a @code{throw} out of the
1258 @code{unwind-protect}, or cause an error; in all cases, the
1259 @var{cleanup-forms} will be evaluated.
1261 If @var{body-form} finishes normally, @code{unwind-protect} returns the
1262 value of @var{body-form}, after it evaluates the @var{cleanup-forms}.
1263 If @var{body-form} does not finish, @code{unwind-protect} does not
1264 return any value in the normal sense.
1266 Only @var{body-form} is protected by the @code{unwind-protect}.  If any
1267 of the @var{cleanup-forms} themselves exits nonlocally (via a
1268 @code{throw} or an error), @code{unwind-protect} is @emph{not}
1269 guaranteed to evaluate the rest of them.  If the failure of one of the
1270 @var{cleanup-forms} has the potential to cause trouble, then protect
1271 it with another @code{unwind-protect} around that form.
1273 The number of currently active @code{unwind-protect} forms counts,
1274 together with the number of local variable bindings, against the limit
1275 @code{max-specpdl-size} (@pxref{Definition of max-specpdl-size,, Local
1276 Variables}).
1277 @end defspec
1279   For example, here we make an invisible buffer for temporary use, and
1280 make sure to kill it before finishing:
1282 @smallexample
1283 @group
1284 (let ((buffer (get-buffer-create " *temp*")))
1285   (with-current-buffer buffer
1286     (unwind-protect
1287         @var{body-form}
1288       (kill-buffer buffer))))
1289 @end group
1290 @end smallexample
1292 @noindent
1293 You might think that we could just as well write @code{(kill-buffer
1294 (current-buffer))} and dispense with the variable @code{buffer}.
1295 However, the way shown above is safer, if @var{body-form} happens to
1296 get an error after switching to a different buffer!  (Alternatively,
1297 you could write a @code{save-current-buffer} around @var{body-form},
1298 to ensure that the temporary buffer becomes current again in time to
1299 kill it.)
1301   Emacs includes a standard macro called @code{with-temp-buffer} which
1302 expands into more or less the code shown above (@pxref{Definition of
1303 with-temp-buffer,, Current Buffer}).  Several of the macros defined in
1304 this manual use @code{unwind-protect} in this way.
1306 @findex ftp-login
1307   Here is an actual example derived from an FTP package.  It creates a
1308 process (@pxref{Processes}) to try to establish a connection to a remote
1309 machine.  As the function @code{ftp-login} is highly susceptible to
1310 numerous problems that the writer of the function cannot anticipate, it
1311 is protected with a form that guarantees deletion of the process in the
1312 event of failure.  Otherwise, Emacs might fill up with useless
1313 subprocesses.
1315 @smallexample
1316 @group
1317 (let ((win nil))
1318   (unwind-protect
1319       (progn
1320         (setq process (ftp-setup-buffer host file))
1321         (if (setq win (ftp-login process host user password))
1322             (message "Logged in")
1323           (error "Ftp login failed")))
1324     (or win (and process (delete-process process)))))
1325 @end group
1326 @end smallexample
1328   This example has a small bug: if the user types @kbd{C-g} to
1329 quit, and the quit happens immediately after the function
1330 @code{ftp-setup-buffer} returns but before the variable @code{process} is
1331 set, the process will not be killed.  There is no easy way to fix this bug,
1332 but at least it is very unlikely.