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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
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 constructs likewise evaluate a series of forms but return
97 different values:
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 this example,
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.  For example:
262 @example
263 @group
264 (setq a 5)
265 (cond ((eq a 'hack) 'foo)
266       (t "default"))
267 @result{} "default"
268 @end group
269 @end example
271 @noindent
272 This @code{cond} expression returns @code{foo} if the value of @code{a}
273 is @code{hack}, and returns the string @code{"default"} otherwise.
274 @end defspec
276 Any conditional construct can be expressed with @code{cond} or with
277 @code{if}.  Therefore, the choice between them is a matter of style.
278 For example:
280 @example
281 @group
282 (if @var{a} @var{b} @var{c})
283 @equiv{}
284 (cond (@var{a} @var{b}) (t @var{c}))
285 @end group
286 @end example
288 @node Combining Conditions
289 @section Constructs for Combining Conditions
291   This section describes three constructs that are often used together
292 with @code{if} and @code{cond} to express complicated conditions.  The
293 constructs @code{and} and @code{or} can also be used individually as
294 kinds of multiple conditional constructs.
296 @defun not condition
297 This function tests for the falsehood of @var{condition}.  It returns
298 @code{t} if @var{condition} is @code{nil}, and @code{nil} otherwise.
299 The function @code{not} is identical to @code{null}, and we recommend
300 using the name @code{null} if you are testing for an empty list.
301 @end defun
303 @defspec and conditions@dots{}
304 The @code{and} special form tests whether all the @var{conditions} are
305 true.  It works by evaluating the @var{conditions} one by one in the
306 order written.
308 If any of the @var{conditions} evaluates to @code{nil}, then the result
309 of the @code{and} must be @code{nil} regardless of the remaining
310 @var{conditions}; so @code{and} returns @code{nil} right away, ignoring
311 the remaining @var{conditions}.
313 If all the @var{conditions} turn out non-@code{nil}, then the value of
314 the last of them becomes the value of the @code{and} form.  Just
315 @code{(and)}, with no @var{conditions}, returns @code{t}, appropriate
316 because all the @var{conditions} turned out non-@code{nil}.  (Think
317 about it; which one did not?)
319 Here is an example.  The first condition returns the integer 1, which is
320 not @code{nil}.  Similarly, the second condition returns the integer 2,
321 which is not @code{nil}.  The third condition is @code{nil}, so the
322 remaining condition is never evaluated.
324 @example
325 @group
326 (and (print 1) (print 2) nil (print 3))
327      @print{} 1
328      @print{} 2
329 @result{} nil
330 @end group
331 @end example
333 Here is a more realistic example of using @code{and}:
335 @example
336 @group
337 (if (and (consp foo) (eq (car foo) 'x))
338     (message "foo is a list starting with x"))
339 @end group
340 @end example
342 @noindent
343 Note that @code{(car foo)} is not executed if @code{(consp foo)} returns
344 @code{nil}, thus avoiding an error.
346 @code{and} expressions can also be written using either @code{if} or
347 @code{cond}.  Here's how:
349 @example
350 @group
351 (and @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
352 @equiv{}
353 (if @var{arg1} (if @var{arg2} @var{arg3}))
354 @equiv{}
355 (cond (@var{arg1} (cond (@var{arg2} @var{arg3}))))
356 @end group
357 @end example
358 @end defspec
360 @defspec or conditions@dots{}
361 The @code{or} special form tests whether at least one of the
362 @var{conditions} is true.  It works by evaluating all the
363 @var{conditions} one by one in the order written.
365 If any of the @var{conditions} evaluates to a non-@code{nil} value, then
366 the result of the @code{or} must be non-@code{nil}; so @code{or} returns
367 right away, ignoring the remaining @var{conditions}.  The value it
368 returns is the non-@code{nil} value of the condition just evaluated.
370 If all the @var{conditions} turn out @code{nil}, then the @code{or}
371 expression returns @code{nil}.  Just @code{(or)}, with no
372 @var{conditions}, returns @code{nil}, appropriate because all the
373 @var{conditions} turned out @code{nil}.  (Think about it; which one
374 did not?)
376 For example, this expression tests whether @code{x} is either
377 @code{nil} or the integer zero:
379 @example
380 (or (eq x nil) (eq x 0))
381 @end example
383 Like the @code{and} construct, @code{or} can be written in terms of
384 @code{cond}.  For example:
386 @example
387 @group
388 (or @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
389 @equiv{}
390 (cond (@var{arg1})
391       (@var{arg2})
392       (@var{arg3}))
393 @end group
394 @end example
396 You could almost write @code{or} in terms of @code{if}, but not quite:
398 @example
399 @group
400 (if @var{arg1} @var{arg1}
401   (if @var{arg2} @var{arg2}
402     @var{arg3}))
403 @end group
404 @end example
406 @noindent
407 This is not completely equivalent because it can evaluate @var{arg1} or
408 @var{arg2} twice.  By contrast, @code{(or @var{arg1} @var{arg2}
409 @var{arg3})} never evaluates any argument more than once.
410 @end defspec
412 @node Iteration
413 @section Iteration
414 @cindex iteration
415 @cindex recursion
417   Iteration means executing part of a program repetitively.  For
418 example, you might want to repeat some computation once for each element
419 of a list, or once for each integer from 0 to @var{n}.  You can do this
420 in Emacs Lisp with the special form @code{while}:
422 @defspec while condition forms@dots{}
423 @code{while} first evaluates @var{condition}.  If the result is
424 non-@code{nil}, it evaluates @var{forms} in textual order.  Then it
425 reevaluates @var{condition}, and if the result is non-@code{nil}, it
426 evaluates @var{forms} again.  This process repeats until @var{condition}
427 evaluates to @code{nil}.
429 There is no limit on the number of iterations that may occur.  The loop
430 will continue until either @var{condition} evaluates to @code{nil} or
431 until an error or @code{throw} jumps out of it (@pxref{Nonlocal Exits}).
433 The value of a @code{while} form is always @code{nil}.
435 @example
436 @group
437 (setq num 0)
438      @result{} 0
439 @end group
440 @group
441 (while (< num 4)
442   (princ (format "Iteration %d." num))
443   (setq num (1+ num)))
444      @print{} Iteration 0.
445      @print{} Iteration 1.
446      @print{} Iteration 2.
447      @print{} Iteration 3.
448      @result{} nil
449 @end group
450 @end example
452 To write a ``repeat...until'' loop, which will execute something on each
453 iteration and then do the end-test, put the body followed by the
454 end-test in a @code{progn} as the first argument of @code{while}, as
455 shown here:
457 @example
458 @group
459 (while (progn
460          (forward-line 1)
461          (not (looking-at "^$"))))
462 @end group
463 @end example
465 @noindent
466 This moves forward one line and continues moving by lines until it
467 reaches an empty line.  It is peculiar in that the @code{while} has no
468 body, just the end test (which also does the real work of moving point).
469 @end defspec
471   The @code{dolist} and @code{dotimes} macros provide convenient ways to
472 write two common kinds of loops.
474 @defmac dolist (var list [result]) body@dots{}
475 This construct executes @var{body} once for each element of
476 @var{list}, binding the variable @var{var} locally to hold the current
477 element.  Then it returns the value of evaluating @var{result}, or
478 @code{nil} if @var{result} is omitted.  For example, here is how you
479 could use @code{dolist} to define the @code{reverse} function:
481 @example
482 (defun reverse (list)
483   (let (value)
484     (dolist (elt list value)
485       (setq value (cons elt value)))))
486 @end example
487 @end defmac
489 @defmac dotimes (var count [result]) body@dots{}
490 This construct executes @var{body} once for each integer from 0
491 (inclusive) to @var{count} (exclusive), binding the variable @var{var}
492 to the integer for the current iteration.  Then it returns the value
493 of evaluating @var{result}, or @code{nil} if @var{result} is omitted.
494 Here is an example of using @code{dotimes} to do something 100 times:
496 @example
497 (dotimes (i 100)
498   (insert "I will not obey absurd orders\n"))
499 @end example
500 @end defmac
502 @node Nonlocal Exits
503 @section Nonlocal Exits
504 @cindex nonlocal exits
506   A @dfn{nonlocal exit} is a transfer of control from one point in a
507 program to another remote point.  Nonlocal exits can occur in Emacs Lisp
508 as a result of errors; you can also use them under explicit control.
509 Nonlocal exits unbind all variable bindings made by the constructs being
510 exited.
512 @menu
513 * Catch and Throw::     Nonlocal exits for the program's own purposes.
514 * Examples of Catch::   Showing how such nonlocal exits can be written.
515 * Errors::              How errors are signaled and handled.
516 * Cleanups::            Arranging to run a cleanup form if an error happens.
517 @end menu
519 @node Catch and Throw
520 @subsection Explicit Nonlocal Exits: @code{catch} and @code{throw}
522   Most control constructs affect only the flow of control within the
523 construct itself.  The function @code{throw} is the exception to this
524 rule of normal program execution: it performs a nonlocal exit on
525 request.  (There are other exceptions, but they are for error handling
526 only.)  @code{throw} is used inside a @code{catch}, and jumps back to
527 that @code{catch}.  For example:
529 @example
530 @group
531 (defun foo-outer ()
532   (catch 'foo
533     (foo-inner)))
535 (defun foo-inner ()
536   @dots{}
537   (if x
538       (throw 'foo t))
539   @dots{})
540 @end group
541 @end example
543 @noindent
544 The @code{throw} form, if executed, transfers control straight back to
545 the corresponding @code{catch}, which returns immediately.  The code
546 following the @code{throw} is not executed.  The second argument of
547 @code{throw} is used as the return value of the @code{catch}.
549   The function @code{throw} finds the matching @code{catch} based on the
550 first argument: it searches for a @code{catch} whose first argument is
551 @code{eq} to the one specified in the @code{throw}.  If there is more
552 than one applicable @code{catch}, the innermost one takes precedence.
553 Thus, in the above example, the @code{throw} specifies @code{foo}, and
554 the @code{catch} in @code{foo-outer} specifies the same symbol, so that
555 @code{catch} is the applicable one (assuming there is no other matching
556 @code{catch} in between).
558   Executing @code{throw} exits all Lisp constructs up to the matching
559 @code{catch}, including function calls.  When binding constructs such
560 as @code{let} or function calls are exited in this way, the bindings
561 are unbound, just as they are when these constructs exit normally
562 (@pxref{Local Variables}).  Likewise, @code{throw} restores the buffer
563 and position saved by @code{save-excursion} (@pxref{Excursions}), and
564 the narrowing status saved by @code{save-restriction}.  It also runs
565 any cleanups established with the @code{unwind-protect} special form
566 when it exits that form (@pxref{Cleanups}).
568   The @code{throw} need not appear lexically within the @code{catch}
569 that it jumps to.  It can equally well be called from another function
570 called within the @code{catch}.  As long as the @code{throw} takes place
571 chronologically after entry to the @code{catch}, and chronologically
572 before exit from it, it has access to that @code{catch}.  This is why
573 @code{throw} can be used in commands such as @code{exit-recursive-edit}
574 that throw back to the editor command loop (@pxref{Recursive Editing}).
576 @cindex CL note---only @code{throw} in Emacs
577 @quotation
578 @b{Common Lisp note:} Most other versions of Lisp, including Common Lisp,
579 have several ways of transferring control nonsequentially: @code{return},
580 @code{return-from}, and @code{go}, for example.  Emacs Lisp has only
581 @code{throw}.  The @file{cl-lib} library provides versions of some of
582 these.  @xref{Blocks and Exits,,,cl,Common Lisp Extensions}.
583 @end quotation
585 @defspec catch tag body@dots{}
586 @cindex tag on run time stack
587 @code{catch} establishes a return point for the @code{throw} function.
588 The return point is distinguished from other such return points by
589 @var{tag}, which may be any Lisp object except @code{nil}.  The argument
590 @var{tag} is evaluated normally before the return point is established.
592 With the return point in effect, @code{catch} evaluates the forms of the
593 @var{body} in textual order.  If the forms execute normally (without
594 error or nonlocal exit) the value of the last body form is returned from
595 the @code{catch}.
597 If a @code{throw} is executed during the execution of @var{body},
598 specifying the same value @var{tag}, the @code{catch} form exits
599 immediately; the value it returns is whatever was specified as the
600 second argument of @code{throw}.
601 @end defspec
603 @defun throw tag value
604 The purpose of @code{throw} is to return from a return point previously
605 established with @code{catch}.  The argument @var{tag} is used to choose
606 among the various existing return points; it must be @code{eq} to the value
607 specified in the @code{catch}.  If multiple return points match @var{tag},
608 the innermost one is used.
610 The argument @var{value} is used as the value to return from that
611 @code{catch}.
613 @kindex no-catch
614 If no return point is in effect with tag @var{tag}, then a @code{no-catch}
615 error is signaled with data @code{(@var{tag} @var{value})}.
616 @end defun
618 @node Examples of Catch
619 @subsection Examples of @code{catch} and @code{throw}
621   One way to use @code{catch} and @code{throw} is to exit from a doubly
622 nested loop.  (In most languages, this would be done with a ``goto''.)
623 Here we compute @code{(foo @var{i} @var{j})} for @var{i} and @var{j}
624 varying from 0 to 9:
626 @example
627 @group
628 (defun search-foo ()
629   (catch 'loop
630     (let ((i 0))
631       (while (< i 10)
632         (let ((j 0))
633           (while (< j 10)
634             (if (foo i j)
635                 (throw 'loop (list i j)))
636             (setq j (1+ j))))
637         (setq i (1+ i))))))
638 @end group
639 @end example
641 @noindent
642 If @code{foo} ever returns non-@code{nil}, we stop immediately and return a
643 list of @var{i} and @var{j}.  If @code{foo} always returns @code{nil}, the
644 @code{catch} returns normally, and the value is @code{nil}, since that
645 is the result of the @code{while}.
647   Here are two tricky examples, slightly different, showing two
648 return points at once.  First, two return points with the same tag,
649 @code{hack}:
651 @example
652 @group
653 (defun catch2 (tag)
654   (catch tag
655     (throw 'hack 'yes)))
656 @result{} catch2
657 @end group
659 @group
660 (catch 'hack
661   (print (catch2 'hack))
662   'no)
663 @print{} yes
664 @result{} no
665 @end group
666 @end example
668 @noindent
669 Since both return points have tags that match the @code{throw}, it goes to
670 the inner one, the one established in @code{catch2}.  Therefore,
671 @code{catch2} returns normally with value @code{yes}, and this value is
672 printed.  Finally the second body form in the outer @code{catch}, which is
673 @code{'no}, is evaluated and returned from the outer @code{catch}.
675   Now let's change the argument given to @code{catch2}:
677 @example
678 @group
679 (catch 'hack
680   (print (catch2 'quux))
681   'no)
682 @result{} yes
683 @end group
684 @end example
686 @noindent
687 We still have two return points, but this time only the outer one has
688 the tag @code{hack}; the inner one has the tag @code{quux} instead.
689 Therefore, @code{throw} makes the outer @code{catch} return the value
690 @code{yes}.  The function @code{print} is never called, and the
691 body-form @code{'no} is never evaluated.
693 @node Errors
694 @subsection Errors
695 @cindex errors
697   When Emacs Lisp attempts to evaluate a form that, for some reason,
698 cannot be evaluated, it @dfn{signals} an @dfn{error}.
700   When an error is signaled, Emacs's default reaction is to print an
701 error message and terminate execution of the current command.  This is
702 the right thing to do in most cases, such as if you type @kbd{C-f} at
703 the end of the buffer.
705   In complicated programs, simple termination may not be what you want.
706 For example, the program may have made temporary changes in data
707 structures, or created temporary buffers that should be deleted before
708 the program is finished.  In such cases, you would use
709 @code{unwind-protect} to establish @dfn{cleanup expressions} to be
710 evaluated in case of error.  (@xref{Cleanups}.)  Occasionally, you may
711 wish the program to continue execution despite an error in a subroutine.
712 In these cases, you would use @code{condition-case} to establish
713 @dfn{error handlers} to recover control in case of error.
715   Resist the temptation to use error handling to transfer control from
716 one part of the program to another; use @code{catch} and @code{throw}
717 instead.  @xref{Catch and Throw}.
719 @menu
720 * Signaling Errors::      How to report an error.
721 * Processing of Errors::  What Emacs does when you report an error.
722 * Handling Errors::       How you can trap errors and continue execution.
723 * Error Symbols::         How errors are classified for trapping them.
724 @end menu
726 @node Signaling Errors
727 @subsubsection How to Signal an Error
728 @cindex signaling errors
730    @dfn{Signaling} an error means beginning error processing.  Error
731 processing normally aborts all or part of the running program and
732 returns to a point that is set up to handle the error
733 (@pxref{Processing of Errors}).  Here we describe how to signal an
734 error.
736   Most errors are signaled ``automatically'' within Lisp primitives
737 which you call for other purposes, such as if you try to take the
738 @sc{car} of an integer or move forward a character at the end of the
739 buffer.  You can also signal errors explicitly with the functions
740 @code{error} and @code{signal}.
742   Quitting, which happens when the user types @kbd{C-g}, is not
743 considered an error, but it is handled almost like an error.
744 @xref{Quitting}.
746   Every error specifies an error message, one way or another.  The
747 message should state what is wrong (``File does not exist''), not how
748 things ought to be (``File must exist'').  The convention in Emacs
749 Lisp is that error messages should start with a capital letter, but
750 should not end with any sort of punctuation.
752 @defun error format-string &rest args
753 This function signals an error with an error message constructed by
754 applying @code{format} (@pxref{Formatting Strings}) to
755 @var{format-string} and @var{args}.
757 These examples show typical uses of @code{error}:
759 @example
760 @group
761 (error "That is an error -- try something else")
762      @error{} That is an error -- try something else
763 @end group
765 @group
766 (error "You have committed %d errors" 10)
767      @error{} You have committed 10 errors
768 @end group
769 @end example
771 @code{error} works by calling @code{signal} with two arguments: the
772 error symbol @code{error}, and a list containing the string returned by
773 @code{format}.
775 @strong{Warning:} If you want to use your own string as an error message
776 verbatim, don't just write @code{(error @var{string})}.  If @var{string}
777 contains @samp{%}, it will be interpreted as a format specifier, with
778 undesirable results.  Instead, use @code{(error "%s" @var{string})}.
779 @end defun
781 @defun signal error-symbol data
782 @anchor{Definition of signal}
783 This function signals an error named by @var{error-symbol}.  The
784 argument @var{data} is a list of additional Lisp objects relevant to
785 the circumstances of the error.
787 The argument @var{error-symbol} must be an @dfn{error symbol}---a symbol
788 bearing a property @code{error-conditions} whose value is a list of
789 condition names.  This is how Emacs Lisp classifies different sorts of
790 errors. @xref{Error Symbols}, for a description of error symbols,
791 error conditions and condition names.
793 If the error is not handled, the two arguments are used in printing
794 the error message.  Normally, this error message is provided by the
795 @code{error-message} property of @var{error-symbol}.  If @var{data} is
796 non-@code{nil}, this is followed by a colon and a comma separated list
797 of the unevaluated elements of @var{data}.  For @code{error}, the
798 error message is the @sc{car} of @var{data} (that must be a string).
799 Subcategories of @code{file-error} are handled specially.
801 The number and significance of the objects in @var{data} depends on
802 @var{error-symbol}.  For example, with a @code{wrong-type-argument} error,
803 there should be two objects in the list: a predicate that describes the type
804 that was expected, and the object that failed to fit that type.
806 Both @var{error-symbol} and @var{data} are available to any error
807 handlers that handle the error: @code{condition-case} binds a local
808 variable to a list of the form @code{(@var{error-symbol} .@:
809 @var{data})} (@pxref{Handling Errors}).
811 The function @code{signal} never returns.
812 @c (though in older Emacs versions it sometimes could).
814 @example
815 @group
816 (signal 'wrong-number-of-arguments '(x y))
817      @error{} Wrong number of arguments: x, y
818 @end group
820 @group
821 (signal 'no-such-error '("My unknown error condition"))
822      @error{} peculiar error: "My unknown error condition"
823 @end group
824 @end example
825 @end defun
827 @cindex CL note---no continuable errors
828 @quotation
829 @b{Common Lisp note:} Emacs Lisp has nothing like the Common Lisp
830 concept of continuable errors.
831 @end quotation
833 @node Processing of Errors
834 @subsubsection How Emacs Processes Errors
836 When an error is signaled, @code{signal} searches for an active
837 @dfn{handler} for the error.  A handler is a sequence of Lisp
838 expressions designated to be executed if an error happens in part of the
839 Lisp program.  If the error has an applicable handler, the handler is
840 executed, and control resumes following the handler.  The handler
841 executes in the environment of the @code{condition-case} that
842 established it; all functions called within that @code{condition-case}
843 have already been exited, and the handler cannot return to them.
845 If there is no applicable handler for the error, it terminates the
846 current command and returns control to the editor command loop.  (The
847 command loop has an implicit handler for all kinds of errors.)  The
848 command loop's handler uses the error symbol and associated data to
849 print an error message.  You can use the variable
850 @code{command-error-function} to control how this is done:
852 @defvar command-error-function
853 This variable, if non-@code{nil}, specifies a function to use to
854 handle errors that return control to the Emacs command loop.  The
855 function should take three arguments: @var{data}, a list of the same
856 form that @code{condition-case} would bind to its variable;
857 @var{context}, a string describing the situation in which the error
858 occurred, or (more often) @code{nil}; and @var{caller}, the Lisp
859 function which called the primitive that signaled the error.
860 @end defvar
862 @cindex @code{debug-on-error} use
863 An error that has no explicit handler may call the Lisp debugger.  The
864 debugger is enabled if the variable @code{debug-on-error} (@pxref{Error
865 Debugging}) is non-@code{nil}.  Unlike error handlers, the debugger runs
866 in the environment of the error, so that you can examine values of
867 variables precisely as they were at the time of the error.
869 @node Handling Errors
870 @subsubsection Writing Code to Handle Errors
871 @cindex error handler
872 @cindex handling errors
874   The usual effect of signaling an error is to terminate the command
875 that is running and return immediately to the Emacs editor command loop.
876 You can arrange to trap errors occurring in a part of your program by
877 establishing an error handler, with the special form
878 @code{condition-case}.  A simple example looks like this:
880 @example
881 @group
882 (condition-case nil
883     (delete-file filename)
884   (error nil))
885 @end group
886 @end example
888 @noindent
889 This deletes the file named @var{filename}, catching any error and
890 returning @code{nil} if an error occurs.  (You can use the macro
891 @code{ignore-errors} for a simple case like this; see below.)
893   The @code{condition-case} construct is often used to trap errors that
894 are predictable, such as failure to open a file in a call to
895 @code{insert-file-contents}.  It is also used to trap errors that are
896 totally unpredictable, such as when the program evaluates an expression
897 read from the user.
899   The second argument of @code{condition-case} is called the
900 @dfn{protected form}.  (In the example above, the protected form is a
901 call to @code{delete-file}.)  The error handlers go into effect when
902 this form begins execution and are deactivated when this form returns.
903 They remain in effect for all the intervening time.  In particular, they
904 are in effect during the execution of functions called by this form, in
905 their subroutines, and so on.  This is a good thing, since, strictly
906 speaking, errors can be signaled only by Lisp primitives (including
907 @code{signal} and @code{error}) called by the protected form, not by the
908 protected form itself.
910   The arguments after the protected form are handlers.  Each handler
911 lists one or more @dfn{condition names} (which are symbols) to specify
912 which errors it will handle.  The error symbol specified when an error
913 is signaled also defines a list of condition names.  A handler applies
914 to an error if they have any condition names in common.  In the example
915 above, there is one handler, and it specifies one condition name,
916 @code{error}, which covers all errors.
918   The search for an applicable handler checks all the established handlers
919 starting with the most recently established one.  Thus, if two nested
920 @code{condition-case} forms offer to handle the same error, the inner of
921 the two gets to handle it.
923   If an error is handled by some @code{condition-case} form, this
924 ordinarily prevents the debugger from being run, even if
925 @code{debug-on-error} says this error should invoke the debugger.
927   If you want to be able to debug errors that are caught by a
928 @code{condition-case}, set the variable @code{debug-on-signal} to a
929 non-@code{nil} value.  You can also specify that a particular handler
930 should let the debugger run first, by writing @code{debug} among the
931 conditions, like this:
933 @example
934 @group
935 (condition-case nil
936     (delete-file filename)
937   ((debug error) nil))
938 @end group
939 @end example
941 @noindent
942 The effect of @code{debug} here is only to prevent
943 @code{condition-case} from suppressing the call to the debugger.  Any
944 given error will invoke the debugger only if @code{debug-on-error} and
945 the other usual filtering mechanisms say it should.  @xref{Error Debugging}.
947 @defmac condition-case-unless-debug var protected-form handlers@dots{}
948 The macro @code{condition-case-unless-debug} provides another way to
949 handle debugging of such forms.  It behaves exactly like
950 @code{condition-case}, unless the variable @code{debug-on-error} is
951 non-@code{nil}, in which case it does not handle any errors at all.
952 @end defmac
954   Once Emacs decides that a certain handler handles the error, it
955 returns control to that handler.  To do so, Emacs unbinds all variable
956 bindings made by binding constructs that are being exited, and
957 executes the cleanups of all @code{unwind-protect} forms that are
958 being exited.  Once control arrives at the handler, the body of the
959 handler executes normally.
961   After execution of the handler body, execution returns from the
962 @code{condition-case} form.  Because the protected form is exited
963 completely before execution of the handler, the handler cannot resume
964 execution at the point of the error, nor can it examine variable
965 bindings that were made within the protected form.  All it can do is
966 clean up and proceed.
968   Error signaling and handling have some resemblance to @code{throw} and
969 @code{catch} (@pxref{Catch and Throw}), but they are entirely separate
970 facilities.  An error cannot be caught by a @code{catch}, and a
971 @code{throw} cannot be handled by an error handler (though using
972 @code{throw} when there is no suitable @code{catch} signals an error
973 that can be handled).
975 @defspec condition-case var protected-form handlers@dots{}
976 This special form establishes the error handlers @var{handlers} around
977 the execution of @var{protected-form}.  If @var{protected-form} executes
978 without error, the value it returns becomes the value of the
979 @code{condition-case} form; in this case, the @code{condition-case} has
980 no effect.  The @code{condition-case} form makes a difference when an
981 error occurs during @var{protected-form}.
983 Each of the @var{handlers} is a list of the form @code{(@var{conditions}
984 @var{body}@dots{})}.  Here @var{conditions} is an error condition name
985 to be handled, or a list of condition names (which can include @code{debug}
986 to allow the debugger to run before the handler); @var{body} is one or more
987 Lisp expressions to be executed when this handler handles an error.
988 Here are examples of handlers:
990 @example
991 @group
992 (error nil)
994 (arith-error (message "Division by zero"))
996 ((arith-error file-error)
997  (message
998   "Either division by zero or failure to open a file"))
999 @end group
1000 @end example
1002 Each error that occurs has an @dfn{error symbol} that describes what
1003 kind of error it is.  The @code{error-conditions} property of this
1004 symbol is a list of condition names (@pxref{Error Symbols}).  Emacs
1005 searches all the active @code{condition-case} forms for a handler that
1006 specifies one or more of these condition names; the innermost matching
1007 @code{condition-case} handles the error.  Within this
1008 @code{condition-case}, the first applicable handler handles the error.
1010 After executing the body of the handler, the @code{condition-case}
1011 returns normally, using the value of the last form in the handler body
1012 as the overall value.
1014 @cindex error description
1015 The argument @var{var} is a variable.  @code{condition-case} does not
1016 bind this variable when executing the @var{protected-form}, only when it
1017 handles an error.  At that time, it binds @var{var} locally to an
1018 @dfn{error description}, which is a list giving the particulars of the
1019 error.  The error description has the form @code{(@var{error-symbol}
1020 . @var{data})}.  The handler can refer to this list to decide what to
1021 do.  For example, if the error is for failure opening a file, the file
1022 name is the second element of @var{data}---the third element of the
1023 error description.
1025 If @var{var} is @code{nil}, that means no variable is bound.  Then the
1026 error symbol and associated data are not available to the handler.
1028 @cindex rethrow a signal
1029 Sometimes it is necessary to re-throw a signal caught by
1030 @code{condition-case}, for some outer-level handler to catch.  Here's
1031 how to do that:
1033 @example
1034   (signal (car err) (cdr err))
1035 @end example
1037 @noindent
1038 where @code{err} is the error description variable, the first argument
1039 to @code{condition-case} whose error condition you want to re-throw.
1040 @xref{Definition of signal}.
1041 @end defspec
1043 @defun error-message-string error-descriptor
1044 This function returns the error message string for a given error
1045 descriptor.  It is useful if you want to handle an error by printing the
1046 usual error message for that error.  @xref{Definition of signal}.
1047 @end defun
1049 @cindex @code{arith-error} example
1050 Here is an example of using @code{condition-case} to handle the error
1051 that results from dividing by zero.  The handler displays the error
1052 message (but without a beep), then returns a very large number.
1054 @example
1055 @group
1056 (defun safe-divide (dividend divisor)
1057   (condition-case err
1058       ;; @r{Protected form.}
1059       (/ dividend divisor)
1060 @end group
1061 @group
1062     ;; @r{The handler.}
1063     (arith-error                        ; @r{Condition.}
1064      ;; @r{Display the usual message for this error.}
1065      (message "%s" (error-message-string err))
1066      1000000)))
1067 @result{} safe-divide
1068 @end group
1070 @group
1071 (safe-divide 5 0)
1072      @print{} Arithmetic error: (arith-error)
1073 @result{} 1000000
1074 @end group
1075 @end example
1077 @noindent
1078 The handler specifies condition name @code{arith-error} so that it
1079 will handle only division-by-zero errors.  Other kinds of errors will
1080 not be handled (by this @code{condition-case}).  Thus:
1082 @example
1083 @group
1084 (safe-divide nil 3)
1085      @error{} Wrong type argument: number-or-marker-p, nil
1086 @end group
1087 @end example
1089   Here is a @code{condition-case} that catches all kinds of errors,
1090 including those from @code{error}:
1092 @example
1093 @group
1094 (setq baz 34)
1095      @result{} 34
1096 @end group
1098 @group
1099 (condition-case err
1100     (if (eq baz 35)
1101         t
1102       ;; @r{This is a call to the function @code{error}.}
1103       (error "Rats!  The variable %s was %s, not 35" 'baz baz))
1104   ;; @r{This is the handler; it is not a form.}
1105   (error (princ (format "The error was: %s" err))
1106          2))
1107 @print{} The error was: (error "Rats!  The variable baz was 34, not 35")
1108 @result{} 2
1109 @end group
1110 @end example
1112 @defmac ignore-errors body@dots{}
1113 This construct executes @var{body}, ignoring any errors that occur
1114 during its execution.  If the execution is without error,
1115 @code{ignore-errors} returns the value of the last form in @var{body};
1116 otherwise, it returns @code{nil}.
1118 Here's the example at the beginning of this subsection rewritten using
1119 @code{ignore-errors}:
1121 @example
1122 @group
1123   (ignore-errors
1124    (delete-file filename))
1125 @end group
1126 @end example
1127 @end defmac
1129 @defmac with-demoted-errors body@dots{}
1130 This macro is like a milder version of @code{ignore-errors}.  Rather
1131 than suppressing errors altogether, it converts them into messages.
1132 Use this form around code that is not expected to signal errors, but
1133 should be robust if one does occur.  Note that this macro uses
1134 @code{condition-case-unless-debug} rather than @code{condition-case}.
1135 @end defmac
1137 @node Error Symbols
1138 @subsubsection Error Symbols and Condition Names
1139 @cindex error symbol
1140 @cindex error name
1141 @cindex condition name
1142 @cindex user-defined error
1143 @kindex error-conditions
1145   When you signal an error, you specify an @dfn{error symbol} to specify
1146 the kind of error you have in mind.  Each error has one and only one
1147 error symbol to categorize it.  This is the finest classification of
1148 errors defined by the Emacs Lisp language.
1150   These narrow classifications are grouped into a hierarchy of wider
1151 classes called @dfn{error conditions}, identified by @dfn{condition
1152 names}.  The narrowest such classes belong to the error symbols
1153 themselves: each error symbol is also a condition name.  There are also
1154 condition names for more extensive classes, up to the condition name
1155 @code{error} which takes in all kinds of errors (but not @code{quit}).
1156 Thus, each error has one or more condition names: @code{error}, the
1157 error symbol if that is distinct from @code{error}, and perhaps some
1158 intermediate classifications.
1160   In order for a symbol to be an error symbol, it must have an
1161 @code{error-conditions} property which gives a list of condition names.
1162 This list defines the conditions that this kind of error belongs to.
1163 (The error symbol itself, and the symbol @code{error}, should always be
1164 members of this list.)  Thus, the hierarchy of condition names is
1165 defined by the @code{error-conditions} properties of the error symbols.
1166 Because quitting is not considered an error, the value of the
1167 @code{error-conditions} property of @code{quit} is just @code{(quit)}.
1169 @cindex peculiar error
1170   In addition to the @code{error-conditions} list, the error symbol
1171 should have an @code{error-message} property whose value is a string to
1172 be printed when that error is signaled but not handled.  If the
1173 error symbol has no @code{error-message} property or if the
1174 @code{error-message} property exists, but is not a string, the error
1175 message @samp{peculiar error} is used.  @xref{Definition of signal}.
1177   Here is how we define a new error symbol, @code{new-error}:
1179 @example
1180 @group
1181 (put 'new-error
1182      'error-conditions
1183      '(error my-own-errors new-error))
1184 @result{} (error my-own-errors new-error)
1185 @end group
1186 @group
1187 (put 'new-error 'error-message "A new error")
1188 @result{} "A new error"
1189 @end group
1190 @end example
1192 @noindent
1193 This error has three condition names: @code{new-error}, the narrowest
1194 classification; @code{my-own-errors}, which we imagine is a wider
1195 classification; and @code{error}, which is the widest of all.
1197   The error string should start with a capital letter but it should
1198 not end with a period.  This is for consistency with the rest of Emacs.
1200   Naturally, Emacs will never signal @code{new-error} on its own; only
1201 an explicit call to @code{signal} (@pxref{Definition of signal}) in
1202 your code can do this:
1204 @example
1205 @group
1206 (signal 'new-error '(x y))
1207      @error{} A new error: x, y
1208 @end group
1209 @end example
1211   This error can be handled through any of the three condition names.
1212 This example handles @code{new-error} and any other errors in the class
1213 @code{my-own-errors}:
1215 @example
1216 @group
1217 (condition-case foo
1218     (bar nil t)
1219   (my-own-errors nil))
1220 @end group
1221 @end example
1223   The significant way that errors are classified is by their condition
1224 names---the names used to match errors with handlers.  An error symbol
1225 serves only as a convenient way to specify the intended error message
1226 and list of condition names.  It would be cumbersome to give
1227 @code{signal} a list of condition names rather than one error symbol.
1229   By contrast, using only error symbols without condition names would
1230 seriously decrease the power of @code{condition-case}.  Condition names
1231 make it possible to categorize errors at various levels of generality
1232 when you write an error handler.  Using error symbols alone would
1233 eliminate all but the narrowest level of classification.
1235   @xref{Standard Errors}, for a list of the main error symbols
1236 and their conditions.
1238 @node Cleanups
1239 @subsection Cleaning Up from Nonlocal Exits
1241   The @code{unwind-protect} construct is essential whenever you
1242 temporarily put a data structure in an inconsistent state; it permits
1243 you to make the data consistent again in the event of an error or
1244 throw.  (Another more specific cleanup construct that is used only for
1245 changes in buffer contents is the atomic change group; @ref{Atomic
1246 Changes}.)
1248 @defspec unwind-protect body-form cleanup-forms@dots{}
1249 @cindex cleanup forms
1250 @cindex protected forms
1251 @cindex error cleanup
1252 @cindex unwinding
1253 @code{unwind-protect} executes @var{body-form} with a guarantee that
1254 the @var{cleanup-forms} will be evaluated if control leaves
1255 @var{body-form}, no matter how that happens.  @var{body-form} may
1256 complete normally, or execute a @code{throw} out of the
1257 @code{unwind-protect}, or cause an error; in all cases, the
1258 @var{cleanup-forms} will be evaluated.
1260 If @var{body-form} finishes normally, @code{unwind-protect} returns the
1261 value of @var{body-form}, after it evaluates the @var{cleanup-forms}.
1262 If @var{body-form} does not finish, @code{unwind-protect} does not
1263 return any value in the normal sense.
1265 Only @var{body-form} is protected by the @code{unwind-protect}.  If any
1266 of the @var{cleanup-forms} themselves exits nonlocally (via a
1267 @code{throw} or an error), @code{unwind-protect} is @emph{not}
1268 guaranteed to evaluate the rest of them.  If the failure of one of the
1269 @var{cleanup-forms} has the potential to cause trouble, then protect
1270 it with another @code{unwind-protect} around that form.
1272 The number of currently active @code{unwind-protect} forms counts,
1273 together with the number of local variable bindings, against the limit
1274 @code{max-specpdl-size} (@pxref{Definition of max-specpdl-size,, Local
1275 Variables}).
1276 @end defspec
1278   For example, here we make an invisible buffer for temporary use, and
1279 make sure to kill it before finishing:
1281 @example
1282 @group
1283 (let ((buffer (get-buffer-create " *temp*")))
1284   (with-current-buffer buffer
1285     (unwind-protect
1286         @var{body-form}
1287       (kill-buffer buffer))))
1288 @end group
1289 @end example
1291 @noindent
1292 You might think that we could just as well write @code{(kill-buffer
1293 (current-buffer))} and dispense with the variable @code{buffer}.
1294 However, the way shown above is safer, if @var{body-form} happens to
1295 get an error after switching to a different buffer!  (Alternatively,
1296 you could write a @code{save-current-buffer} around @var{body-form},
1297 to ensure that the temporary buffer becomes current again in time to
1298 kill it.)
1300   Emacs includes a standard macro called @code{with-temp-buffer} which
1301 expands into more or less the code shown above (@pxref{Definition of
1302 with-temp-buffer,, Current Buffer}).  Several of the macros defined in
1303 this manual use @code{unwind-protect} in this way.
1305 @findex ftp-login
1306   Here is an actual example derived from an FTP package.  It creates a
1307 process (@pxref{Processes}) to try to establish a connection to a remote
1308 machine.  As the function @code{ftp-login} is highly susceptible to
1309 numerous problems that the writer of the function cannot anticipate, it
1310 is protected with a form that guarantees deletion of the process in the
1311 event of failure.  Otherwise, Emacs might fill up with useless
1312 subprocesses.
1314 @example
1315 @group
1316 (let ((win nil))
1317   (unwind-protect
1318       (progn
1319         (setq process (ftp-setup-buffer host file))
1320         (if (setq win (ftp-login process host user password))
1321             (message "Logged in")
1322           (error "Ftp login failed")))
1323     (or win (and process (delete-process process)))))
1324 @end group
1325 @end example
1327   This example has a small bug: if the user types @kbd{C-g} to
1328 quit, and the quit happens immediately after the function
1329 @code{ftp-setup-buffer} returns but before the variable @code{process} is
1330 set, the process will not be killed.  There is no easy way to fix this bug,
1331 but at least it is very unlikely.