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1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Emacs Lisp Reference Manual.
3 @c Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1998, 1999, 2002, 2003,
4 @c   2004, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
5 @c See the file elisp.texi for copying conditions.
6 @setfilename ../info/control
7 @node Control Structures, Variables, Evaluation, Top
8 @chapter Control Structures
9 @cindex special forms for control structures
10 @cindex control structures
12   A Lisp program consists of expressions or @dfn{forms} (@pxref{Forms}).
13 We control the order of execution of these forms by enclosing them in
14 @dfn{control structures}.  Control structures are special forms which
15 control when, whether, or how many times to execute the forms they
16 contain.
18   The simplest order of execution is sequential execution: first form
19 @var{a}, then form @var{b}, and so on.  This is what happens when you
20 write several forms in succession in the body of a function, or at top
21 level in a file of Lisp code---the forms are executed in the order
22 written.  We call this @dfn{textual order}.  For example, if a function
23 body consists of two forms @var{a} and @var{b}, evaluation of the
24 function evaluates first @var{a} and then @var{b}.  The result of
25 evaluating @var{b} becomes the value of the function.
27   Explicit control structures make possible an order of execution other
28 than sequential.
30   Emacs Lisp provides several kinds of control structure, including
31 other varieties of sequencing, conditionals, iteration, and (controlled)
32 jumps---all discussed below.  The built-in control structures are
33 special forms since their subforms are not necessarily evaluated or not
34 evaluated sequentially.  You can use macros to define your own control
35 structure constructs (@pxref{Macros}).
37 @menu
38 * Sequencing::             Evaluation in textual order.
39 * Conditionals::           @code{if}, @code{cond}, @code{when}, @code{unless}.
40 * Combining Conditions::   @code{and}, @code{or}, @code{not}.
41 * Iteration::              @code{while} loops.
42 * Nonlocal Exits::         Jumping out of a sequence.
43 @end menu
45 @node Sequencing
46 @section Sequencing
48   Evaluating forms in the order they appear is the most common way
49 control passes from one form to another.  In some contexts, such as in a
50 function body, this happens automatically.  Elsewhere you must use a
51 control structure construct to do this: @code{progn}, the simplest
52 control construct of Lisp.
54   A @code{progn} special form looks like this:
56 @example
57 @group
58 (progn @var{a} @var{b} @var{c} @dots{})
59 @end group
60 @end example
62 @noindent
63 and it says to execute the forms @var{a}, @var{b}, @var{c}, and so on, in
64 that order.  These forms are called the @dfn{body} of the @code{progn} form.
65 The value of the last form in the body becomes the value of the entire
66 @code{progn}.  @code{(progn)} returns @code{nil}.
68 @cindex implicit @code{progn}
69   In the early days of Lisp, @code{progn} was the only way to execute
70 two or more forms in succession and use the value of the last of them.
71 But programmers found they often needed to use a @code{progn} in the
72 body of a function, where (at that time) only one form was allowed.  So
73 the body of a function was made into an ``implicit @code{progn}'':
74 several forms are allowed just as in the body of an actual @code{progn}.
75 Many other control structures likewise contain an implicit @code{progn}.
76 As a result, @code{progn} is not used as much as it was many years ago.
77 It is needed now most often inside an @code{unwind-protect}, @code{and},
78 @code{or}, or in the @var{then}-part of an @code{if}.
80 @defspec progn forms@dots{}
81 This special form evaluates all of the @var{forms}, in textual
82 order, returning the result of the final form.
84 @example
85 @group
86 (progn (print "The first form")
87        (print "The second form")
88        (print "The third form"))
89      @print{} "The first form"
90      @print{} "The second form"
91      @print{} "The third form"
92 @result{} "The third form"
93 @end group
94 @end example
95 @end defspec
97   Two other control constructs likewise evaluate a series of forms but return
98 a different value:
100 @defspec prog1 form1 forms@dots{}
101 This special form evaluates @var{form1} and all of the @var{forms}, in
102 textual order, returning the result of @var{form1}.
104 @example
105 @group
106 (prog1 (print "The first form")
107        (print "The second form")
108        (print "The third form"))
109      @print{} "The first form"
110      @print{} "The second form"
111      @print{} "The third form"
112 @result{} "The first form"
113 @end group
114 @end example
116 Here is a way to remove the first element from a list in the variable
117 @code{x}, then return the value of that former element:
119 @example
120 (prog1 (car x) (setq x (cdr x)))
121 @end example
122 @end defspec
124 @defspec prog2 form1 form2 forms@dots{}
125 This special form evaluates @var{form1}, @var{form2}, and all of the
126 following @var{forms}, in textual order, returning the result of
127 @var{form2}.
129 @example
130 @group
131 (prog2 (print "The first form")
132        (print "The second form")
133        (print "The third form"))
134      @print{} "The first form"
135      @print{} "The second form"
136      @print{} "The third form"
137 @result{} "The second form"
138 @end group
139 @end example
140 @end defspec
142 @node Conditionals
143 @section Conditionals
144 @cindex conditional evaluation
146   Conditional control structures choose among alternatives.  Emacs Lisp
147 has four conditional forms: @code{if}, which is much the same as in
148 other languages; @code{when} and @code{unless}, which are variants of
149 @code{if}; and @code{cond}, which is a generalized case statement.
151 @defspec if condition then-form else-forms@dots{}
152 @code{if} chooses between the @var{then-form} and the @var{else-forms}
153 based on the value of @var{condition}.  If the evaluated @var{condition} is
154 non-@code{nil}, @var{then-form} is evaluated and the result returned.
155 Otherwise, the @var{else-forms} are evaluated in textual order, and the
156 value of the last one is returned.  (The @var{else} part of @code{if} is
157 an example of an implicit @code{progn}.  @xref{Sequencing}.)
159 If @var{condition} has the value @code{nil}, and no @var{else-forms} are
160 given, @code{if} returns @code{nil}.
162 @code{if} is a special form because the branch that is not selected is
163 never evaluated---it is ignored.  Thus, in the example below,
164 @code{true} is not printed because @code{print} is never called.
166 @example
167 @group
168 (if nil
169     (print 'true)
170   'very-false)
171 @result{} very-false
172 @end group
173 @end example
174 @end defspec
176 @defmac when condition then-forms@dots{}
177 This is a variant of @code{if} where there are no @var{else-forms},
178 and possibly several @var{then-forms}.  In particular,
180 @example
181 (when @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
182 @end example
184 @noindent
185 is entirely equivalent to
187 @example
188 (if @var{condition} (progn @var{a} @var{b} @var{c}) nil)
189 @end example
190 @end defmac
192 @defmac unless condition forms@dots{}
193 This is a variant of @code{if} where there is no @var{then-form}:
195 @example
196 (unless @var{condition} @var{a} @var{b} @var{c})
197 @end example
199 @noindent
200 is entirely equivalent to
202 @example
203 (if @var{condition} nil
204    @var{a} @var{b} @var{c})
205 @end example
206 @end defmac
208 @defspec cond clause@dots{}
209 @code{cond} chooses among an arbitrary number of alternatives.  Each
210 @var{clause} in the @code{cond} must be a list.  The @sc{car} of this
211 list is the @var{condition}; the remaining elements, if any, the
212 @var{body-forms}.  Thus, a clause looks like this:
214 @example
215 (@var{condition} @var{body-forms}@dots{})
216 @end example
218 @code{cond} tries the clauses in textual order, by evaluating the
219 @var{condition} of each clause.  If the value of @var{condition} is
220 non-@code{nil}, the clause ``succeeds''; then @code{cond} evaluates its
221 @var{body-forms}, and the value of the last of @var{body-forms} becomes
222 the value of the @code{cond}.  The remaining clauses are ignored.
224 If the value of @var{condition} is @code{nil}, the clause ``fails,'' so
225 the @code{cond} moves on to the following clause, trying its
226 @var{condition}.
228 If every @var{condition} evaluates to @code{nil}, so that every clause
229 fails, @code{cond} returns @code{nil}.
231 A clause may also look like this:
233 @example
234 (@var{condition})
235 @end example
237 @noindent
238 Then, if @var{condition} is non-@code{nil} when tested, the value of
239 @var{condition} becomes the value of the @code{cond} form.
241 The following example has four clauses, which test for the cases where
242 the value of @code{x} is a number, string, buffer and symbol,
243 respectively:
245 @example
246 @group
247 (cond ((numberp x) x)
248       ((stringp x) x)
249       ((bufferp x)
250        (setq temporary-hack x) ; @r{multiple body-forms}
251        (buffer-name x))        ; @r{in one clause}
252       ((symbolp x) (symbol-value x)))
253 @end group
254 @end example
256 Often we want to execute the last clause whenever none of the previous
257 clauses was successful.  To do this, we use @code{t} as the
258 @var{condition} of the last clause, like this: @code{(t
259 @var{body-forms})}.  The form @code{t} evaluates to @code{t}, which is
260 never @code{nil}, so this clause never fails, provided the @code{cond}
261 gets to it at all.
263 For example,
265 @example
266 @group
267 (setq a 5)
268 (cond ((eq a 'hack) 'foo)
269       (t "default"))
270 @result{} "default"
271 @end group
272 @end example
274 @noindent
275 This @code{cond} expression returns @code{foo} if the value of @code{a}
276 is @code{hack}, and returns the string @code{"default"} otherwise.
277 @end defspec
279 Any conditional construct can be expressed with @code{cond} or with
280 @code{if}.  Therefore, the choice between them is a matter of style.
281 For example:
283 @example
284 @group
285 (if @var{a} @var{b} @var{c})
286 @equiv{}
287 (cond (@var{a} @var{b}) (t @var{c}))
288 @end group
289 @end example
291 @node Combining Conditions
292 @section Constructs for Combining Conditions
294   This section describes three constructs that are often used together
295 with @code{if} and @code{cond} to express complicated conditions.  The
296 constructs @code{and} and @code{or} can also be used individually as
297 kinds of multiple conditional constructs.
299 @defun not condition
300 This function tests for the falsehood of @var{condition}.  It returns
301 @code{t} if @var{condition} is @code{nil}, and @code{nil} otherwise.
302 The function @code{not} is identical to @code{null}, and we recommend
303 using the name @code{null} if you are testing for an empty list.
304 @end defun
306 @defspec and conditions@dots{}
307 The @code{and} special form tests whether all the @var{conditions} are
308 true.  It works by evaluating the @var{conditions} one by one in the
309 order written.
311 If any of the @var{conditions} evaluates to @code{nil}, then the result
312 of the @code{and} must be @code{nil} regardless of the remaining
313 @var{conditions}; so @code{and} returns @code{nil} right away, ignoring
314 the remaining @var{conditions}.
316 If all the @var{conditions} turn out non-@code{nil}, then the value of
317 the last of them becomes the value of the @code{and} form.  Just
318 @code{(and)}, with no @var{conditions}, returns @code{t}, appropriate
319 because all the @var{conditions} turned out non-@code{nil}.  (Think
320 about it; which one did not?)
322 Here is an example.  The first condition returns the integer 1, which is
323 not @code{nil}.  Similarly, the second condition returns the integer 2,
324 which is not @code{nil}.  The third condition is @code{nil}, so the
325 remaining condition is never evaluated.
327 @example
328 @group
329 (and (print 1) (print 2) nil (print 3))
330      @print{} 1
331      @print{} 2
332 @result{} nil
333 @end group
334 @end example
336 Here is a more realistic example of using @code{and}:
338 @example
339 @group
340 (if (and (consp foo) (eq (car foo) 'x))
341     (message "foo is a list starting with x"))
342 @end group
343 @end example
345 @noindent
346 Note that @code{(car foo)} is not executed if @code{(consp foo)} returns
347 @code{nil}, thus avoiding an error.
349 @code{and} expressions can also be written using either @code{if} or
350 @code{cond}.  Here's how:
352 @example
353 @group
354 (and @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
355 @equiv{}
356 (if @var{arg1} (if @var{arg2} @var{arg3}))
357 @equiv{}
358 (cond (@var{arg1} (cond (@var{arg2} @var{arg3}))))
359 @end group
360 @end example
361 @end defspec
363 @defspec or conditions@dots{}
364 The @code{or} special form tests whether at least one of the
365 @var{conditions} is true.  It works by evaluating all the
366 @var{conditions} one by one in the order written.
368 If any of the @var{conditions} evaluates to a non-@code{nil} value, then
369 the result of the @code{or} must be non-@code{nil}; so @code{or} returns
370 right away, ignoring the remaining @var{conditions}.  The value it
371 returns is the non-@code{nil} value of the condition just evaluated.
373 If all the @var{conditions} turn out @code{nil}, then the @code{or}
374 expression returns @code{nil}.  Just @code{(or)}, with no
375 @var{conditions}, returns @code{nil}, appropriate because all the
376 @var{conditions} turned out @code{nil}.  (Think about it; which one
377 did not?)
379 For example, this expression tests whether @code{x} is either
380 @code{nil} or the integer zero:
382 @example
383 (or (eq x nil) (eq x 0))
384 @end example
386 Like the @code{and} construct, @code{or} can be written in terms of
387 @code{cond}.  For example:
389 @example
390 @group
391 (or @var{arg1} @var{arg2} @var{arg3})
392 @equiv{}
393 (cond (@var{arg1})
394       (@var{arg2})
395       (@var{arg3}))
396 @end group
397 @end example
399 You could almost write @code{or} in terms of @code{if}, but not quite:
401 @example
402 @group
403 (if @var{arg1} @var{arg1}
404   (if @var{arg2} @var{arg2}
405     @var{arg3}))
406 @end group
407 @end example
409 @noindent
410 This is not completely equivalent because it can evaluate @var{arg1} or
411 @var{arg2} twice.  By contrast, @code{(or @var{arg1} @var{arg2}
412 @var{arg3})} never evaluates any argument more than once.
413 @end defspec
415 @node Iteration
416 @section Iteration
417 @cindex iteration
418 @cindex recursion
420   Iteration means executing part of a program repetitively.  For
421 example, you might want to repeat some computation once for each element
422 of a list, or once for each integer from 0 to @var{n}.  You can do this
423 in Emacs Lisp with the special form @code{while}:
425 @defspec while condition forms@dots{}
426 @code{while} first evaluates @var{condition}.  If the result is
427 non-@code{nil}, it evaluates @var{forms} in textual order.  Then it
428 reevaluates @var{condition}, and if the result is non-@code{nil}, it
429 evaluates @var{forms} again.  This process repeats until @var{condition}
430 evaluates to @code{nil}.
432 There is no limit on the number of iterations that may occur.  The loop
433 will continue until either @var{condition} evaluates to @code{nil} or
434 until an error or @code{throw} jumps out of it (@pxref{Nonlocal Exits}).
436 The value of a @code{while} form is always @code{nil}.
438 @example
439 @group
440 (setq num 0)
441      @result{} 0
442 @end group
443 @group
444 (while (< num 4)
445   (princ (format "Iteration %d." num))
446   (setq num (1+ num)))
447      @print{} Iteration 0.
448      @print{} Iteration 1.
449      @print{} Iteration 2.
450      @print{} Iteration 3.
451      @result{} nil
452 @end group
453 @end example
455 To write a ``repeat...until'' loop, which will execute something on each
456 iteration and then do the end-test, put the body followed by the
457 end-test in a @code{progn} as the first argument of @code{while}, as
458 shown here:
460 @example
461 @group
462 (while (progn
463          (forward-line 1)
464          (not (looking-at "^$"))))
465 @end group
466 @end example
468 @noindent
469 This moves forward one line and continues moving by lines until it
470 reaches an empty line.  It is peculiar in that the @code{while} has no
471 body, just the end test (which also does the real work of moving point).
472 @end defspec
474   The @code{dolist} and @code{dotimes} macros provide convenient ways to
475 write two common kinds of loops.
477 @defmac dolist (var list [result]) body@dots{}
478 This construct executes @var{body} once for each element of
479 @var{list}, binding the variable @var{var} locally to hold the current
480 element.  Then it returns the value of evaluating @var{result}, or
481 @code{nil} if @var{result} is omitted.  For example, here is how you
482 could use @code{dolist} to define the @code{reverse} function:
484 @example
485 (defun reverse (list)
486   (let (value)
487     (dolist (elt list value)
488       (setq value (cons elt value)))))
489 @end example
490 @end defmac
492 @defmac dotimes (var count [result]) body@dots{}
493 This construct executes @var{body} once for each integer from 0
494 (inclusive) to @var{count} (exclusive), binding the variable @var{var}
495 to the integer for the current iteration.  Then it returns the value
496 of evaluating @var{result}, or @code{nil} if @var{result} is omitted.
497 Here is an example of using @code{dotimes} to do something 100 times:
499 @example
500 (dotimes (i 100)
501   (insert "I will not obey absurd orders\n"))
502 @end example
503 @end defmac
505 @node Nonlocal Exits
506 @section Nonlocal Exits
507 @cindex nonlocal exits
509   A @dfn{nonlocal exit} is a transfer of control from one point in a
510 program to another remote point.  Nonlocal exits can occur in Emacs Lisp
511 as a result of errors; you can also use them under explicit control.
512 Nonlocal exits unbind all variable bindings made by the constructs being
513 exited.
515 @menu
516 * Catch and Throw::     Nonlocal exits for the program's own purposes.
517 * Examples of Catch::   Showing how such nonlocal exits can be written.
518 * Errors::              How errors are signaled and handled.
519 * Cleanups::            Arranging to run a cleanup form if an error happens.
520 @end menu
522 @node Catch and Throw
523 @subsection Explicit Nonlocal Exits: @code{catch} and @code{throw}
525   Most control constructs affect only the flow of control within the
526 construct itself.  The function @code{throw} is the exception to this
527 rule of normal program execution: it performs a nonlocal exit on
528 request.  (There are other exceptions, but they are for error handling
529 only.)  @code{throw} is used inside a @code{catch}, and jumps back to
530 that @code{catch}.  For example:
532 @example
533 @group
534 (defun foo-outer ()
535   (catch 'foo
536     (foo-inner)))
538 (defun foo-inner ()
539   @dots{}
540   (if x
541       (throw 'foo t))
542   @dots{})
543 @end group
544 @end example
546 @noindent
547 The @code{throw} form, if executed, transfers control straight back to
548 the corresponding @code{catch}, which returns immediately.  The code
549 following the @code{throw} is not executed.  The second argument of
550 @code{throw} is used as the return value of the @code{catch}.
552   The function @code{throw} finds the matching @code{catch} based on the
553 first argument: it searches for a @code{catch} whose first argument is
554 @code{eq} to the one specified in the @code{throw}.  If there is more
555 than one applicable @code{catch}, the innermost one takes precedence.
556 Thus, in the above example, the @code{throw} specifies @code{foo}, and
557 the @code{catch} in @code{foo-outer} specifies the same symbol, so that
558 @code{catch} is the applicable one (assuming there is no other matching
559 @code{catch} in between).
561   Executing @code{throw} exits all Lisp constructs up to the matching
562 @code{catch}, including function calls.  When binding constructs such as
563 @code{let} or function calls are exited in this way, the bindings are
564 unbound, just as they are when these constructs exit normally
565 (@pxref{Local Variables}).  Likewise, @code{throw} restores the buffer
566 and position saved by @code{save-excursion} (@pxref{Excursions}), and
567 the narrowing status saved by @code{save-restriction} and the window
568 selection saved by @code{save-window-excursion} (@pxref{Window
569 Configurations}).  It also runs any cleanups established with the
570 @code{unwind-protect} special form when it exits that form
571 (@pxref{Cleanups}).
573   The @code{throw} need not appear lexically within the @code{catch}
574 that it jumps to.  It can equally well be called from another function
575 called within the @code{catch}.  As long as the @code{throw} takes place
576 chronologically after entry to the @code{catch}, and chronologically
577 before exit from it, it has access to that @code{catch}.  This is why
578 @code{throw} can be used in commands such as @code{exit-recursive-edit}
579 that throw back to the editor command loop (@pxref{Recursive Editing}).
581 @cindex CL note---only @code{throw} in Emacs
582 @quotation
583 @b{Common Lisp note:} Most other versions of Lisp, including Common Lisp,
584 have several ways of transferring control nonsequentially: @code{return},
585 @code{return-from}, and @code{go}, for example.  Emacs Lisp has only
586 @code{throw}.
587 @end quotation
589 @defspec catch tag body@dots{}
590 @cindex tag on run time stack
591 @code{catch} establishes a return point for the @code{throw} function.
592 The return point is distinguished from other such return points by
593 @var{tag}, which may be any Lisp object except @code{nil}.  The argument
594 @var{tag} is evaluated normally before the return point is established.
596 With the return point in effect, @code{catch} evaluates the forms of the
597 @var{body} in textual order.  If the forms execute normally (without
598 error or nonlocal exit) the value of the last body form is returned from
599 the @code{catch}.
601 If a @code{throw} is executed during the execution of @var{body},
602 specifying the same value @var{tag}, the @code{catch} form exits
603 immediately; the value it returns is whatever was specified as the
604 second argument of @code{throw}.
605 @end defspec
607 @defun throw tag value
608 The purpose of @code{throw} is to return from a return point previously
609 established with @code{catch}.  The argument @var{tag} is used to choose
610 among the various existing return points; it must be @code{eq} to the value
611 specified in the @code{catch}.  If multiple return points match @var{tag},
612 the innermost one is used.
614 The argument @var{value} is used as the value to return from that
615 @code{catch}.
617 @kindex no-catch
618 If no return point is in effect with tag @var{tag}, then a @code{no-catch}
619 error is signaled with data @code{(@var{tag} @var{value})}.
620 @end defun
622 @node Examples of Catch
623 @subsection Examples of @code{catch} and @code{throw}
625   One way to use @code{catch} and @code{throw} is to exit from a doubly
626 nested loop.  (In most languages, this would be done with a ``go to.'')
627 Here we compute @code{(foo @var{i} @var{j})} for @var{i} and @var{j}
628 varying from 0 to 9:
630 @example
631 @group
632 (defun search-foo ()
633   (catch 'loop
634     (let ((i 0))
635       (while (< i 10)
636         (let ((j 0))
637           (while (< j 10)
638             (if (foo i j)
639                 (throw 'loop (list i j)))
640             (setq j (1+ j))))
641         (setq i (1+ i))))))
642 @end group
643 @end example
645 @noindent
646 If @code{foo} ever returns non-@code{nil}, we stop immediately and return a
647 list of @var{i} and @var{j}.  If @code{foo} always returns @code{nil}, the
648 @code{catch} returns normally, and the value is @code{nil}, since that
649 is the result of the @code{while}.
651   Here are two tricky examples, slightly different, showing two
652 return points at once.  First, two return points with the same tag,
653 @code{hack}:
655 @example
656 @group
657 (defun catch2 (tag)
658   (catch tag
659     (throw 'hack 'yes)))
660 @result{} catch2
661 @end group
663 @group
664 (catch 'hack
665   (print (catch2 'hack))
666   'no)
667 @print{} yes
668 @result{} no
669 @end group
670 @end example
672 @noindent
673 Since both return points have tags that match the @code{throw}, it goes to
674 the inner one, the one established in @code{catch2}.  Therefore,
675 @code{catch2} returns normally with value @code{yes}, and this value is
676 printed.  Finally the second body form in the outer @code{catch}, which is
677 @code{'no}, is evaluated and returned from the outer @code{catch}.
679   Now let's change the argument given to @code{catch2}:
681 @example
682 @group
683 (catch 'hack
684   (print (catch2 'quux))
685   'no)
686 @result{} yes
687 @end group
688 @end example
690 @noindent
691 We still have two return points, but this time only the outer one has
692 the tag @code{hack}; the inner one has the tag @code{quux} instead.
693 Therefore, @code{throw} makes the outer @code{catch} return the value
694 @code{yes}.  The function @code{print} is never called, and the
695 body-form @code{'no} is never evaluated.
697 @node Errors
698 @subsection Errors
699 @cindex errors
701   When Emacs Lisp attempts to evaluate a form that, for some reason,
702 cannot be evaluated, it @dfn{signals} an @dfn{error}.
704   When an error is signaled, Emacs's default reaction is to print an
705 error message and terminate execution of the current command.  This is
706 the right thing to do in most cases, such as if you type @kbd{C-f} at
707 the end of the buffer.
709   In complicated programs, simple termination may not be what you want.
710 For example, the program may have made temporary changes in data
711 structures, or created temporary buffers that should be deleted before
712 the program is finished.  In such cases, you would use
713 @code{unwind-protect} to establish @dfn{cleanup expressions} to be
714 evaluated in case of error.  (@xref{Cleanups}.)  Occasionally, you may
715 wish the program to continue execution despite an error in a subroutine.
716 In these cases, you would use @code{condition-case} to establish
717 @dfn{error handlers} to recover control in case of error.
719   Resist the temptation to use error handling to transfer control from
720 one part of the program to another; use @code{catch} and @code{throw}
721 instead.  @xref{Catch and Throw}.
723 @menu
724 * Signaling Errors::      How to report an error.
725 * Processing of Errors::  What Emacs does when you report an error.
726 * Handling Errors::       How you can trap errors and continue execution.
727 * Error Symbols::         How errors are classified for trapping them.
728 @end menu
730 @node Signaling Errors
731 @subsubsection How to Signal an Error
732 @cindex signaling errors
734    @dfn{Signaling} an error means beginning error processing.  Error
735 processing normally aborts all or part of the running program and
736 returns to a point that is set up to handle the error
737 (@pxref{Processing of Errors}).  Here we describe how to signal an
738 error.
740   Most errors are signaled ``automatically'' within Lisp primitives
741 which you call for other purposes, such as if you try to take the
742 @sc{car} of an integer or move forward a character at the end of the
743 buffer.  You can also signal errors explicitly with the functions
744 @code{error} and @code{signal}.
746   Quitting, which happens when the user types @kbd{C-g}, is not
747 considered an error, but it is handled almost like an error.
748 @xref{Quitting}.
750   Every error specifies an error message, one way or another.  The
751 message should state what is wrong (``File does not exist''), not how
752 things ought to be (``File must exist'').  The convention in Emacs
753 Lisp is that error messages should start with a capital letter, but
754 should not end with any sort of punctuation.
756 @defun error format-string &rest args
757 This function signals an error with an error message constructed by
758 applying @code{format} (@pxref{Formatting Strings}) to
759 @var{format-string} and @var{args}.
761 These examples show typical uses of @code{error}:
763 @example
764 @group
765 (error "That is an error -- try something else")
766      @error{} That is an error -- try something else
767 @end group
769 @group
770 (error "You have committed %d errors" 10)
771      @error{} You have committed 10 errors
772 @end group
773 @end example
775 @code{error} works by calling @code{signal} with two arguments: the
776 error symbol @code{error}, and a list containing the string returned by
777 @code{format}.
779 @strong{Warning:} If you want to use your own string as an error message
780 verbatim, don't just write @code{(error @var{string})}.  If @var{string}
781 contains @samp{%}, it will be interpreted as a format specifier, with
782 undesirable results.  Instead, use @code{(error "%s" @var{string})}.
783 @end defun
785 @defun signal error-symbol data
786 This
787 @anchor{Definition of signal}
788 @c unfortunately, a page break is allowed if the anchor immediately
789 @c follows the @defun, due to hard-to-fix TeXnicalities.  
790 function signals an error named by @var{error-symbol}.  The
791 argument @var{data} is a list of additional Lisp objects relevant to the
792 circumstances of the error.
794 The argument @var{error-symbol} must be an @dfn{error symbol}---a symbol
795 bearing a property @code{error-conditions} whose value is a list of
796 condition names.  This is how Emacs Lisp classifies different sorts of
797 errors. @xref{Error Symbols}, for a description of error symbols,
798 error conditions and condition names.
800 If the error is not handled, the two arguments are used in printing
801 the error message.  Normally, this error message is provided by the
802 @code{error-message} property of @var{error-symbol}.  If @var{data} is
803 non-@code{nil}, this is followed by a colon and a comma separated list
804 of the unevaluated elements of @var{data}.  For @code{error}, the
805 error message is the @sc{car} of @var{data} (that must be a string).
806 Subcategories of @code{file-error} are handled specially.
808 The number and significance of the objects in @var{data} depends on
809 @var{error-symbol}.  For example, with a @code{wrong-type-arg} error,
810 there should be two objects in the list: a predicate that describes the type
811 that was expected, and the object that failed to fit that type.
813 Both @var{error-symbol} and @var{data} are available to any error
814 handlers that handle the error: @code{condition-case} binds a local
815 variable to a list of the form @code{(@var{error-symbol} .@:
816 @var{data})} (@pxref{Handling Errors}).
818 The function @code{signal} never returns (though in older Emacs versions
819 it could sometimes return).
821 @smallexample
822 @group
823 (signal 'wrong-number-of-arguments '(x y))
824      @error{} Wrong number of arguments: x, y
825 @end group
827 @group
828 (signal 'no-such-error '("My unknown error condition"))
829      @error{} peculiar error: "My unknown error condition"
830 @end group
831 @end smallexample
832 @end defun
834 @cindex CL note---no continuable errors
835 @quotation
836 @b{Common Lisp note:} Emacs Lisp has nothing like the Common Lisp
837 concept of continuable errors.
838 @end quotation
840 @node Processing of Errors
841 @subsubsection How Emacs Processes Errors
843 When an error is signaled, @code{signal} searches for an active
844 @dfn{handler} for the error.  A handler is a sequence of Lisp
845 expressions designated to be executed if an error happens in part of the
846 Lisp program.  If the error has an applicable handler, the handler is
847 executed, and control resumes following the handler.  The handler
848 executes in the environment of the @code{condition-case} that
849 established it; all functions called within that @code{condition-case}
850 have already been exited, and the handler cannot return to them.
852 If there is no applicable handler for the error, it terminates the
853 current command and returns control to the editor command loop.  (The
854 command loop has an implicit handler for all kinds of errors.)  The
855 command loop's handler uses the error symbol and associated data to
856 print an error message.  You can use the variable
857 @code{command-error-function} to control how this is done:
859 @defvar command-error-function
860 This variable, if non-@code{nil}, specifies a function to use to
861 handle errors that return control to the Emacs command loop.  The
862 function should take three arguments: @var{data}, a list of the same
863 form that @code{condition-case} would bind to its variable;
864 @var{context}, a string describing the situation in which the error
865 occurred, or (more often) @code{nil}; and @code{caller}, the Lisp
866 function which called the primitive that signaled the error.
867 @end defvar
869 @cindex @code{debug-on-error} use
870 An error that has no explicit handler may call the Lisp debugger.  The
871 debugger is enabled if the variable @code{debug-on-error} (@pxref{Error
872 Debugging}) is non-@code{nil}.  Unlike error handlers, the debugger runs
873 in the environment of the error, so that you can examine values of
874 variables precisely as they were at the time of the error.
876 @node Handling Errors
877 @subsubsection Writing Code to Handle Errors
878 @cindex error handler
879 @cindex handling errors
881   The usual effect of signaling an error is to terminate the command
882 that is running and return immediately to the Emacs editor command loop.
883 You can arrange to trap errors occurring in a part of your program by
884 establishing an error handler, with the special form
885 @code{condition-case}.  A simple example looks like this:
887 @example
888 @group
889 (condition-case nil
890     (delete-file filename)
891   (error nil))
892 @end group
893 @end example
895 @noindent
896 This deletes the file named @var{filename}, catching any error and
897 returning @code{nil} if an error occurs.
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.
926 @xref{Error Debugging}.  If you want to be able to debug errors that are
927 caught by a @code{condition-case}, set the variable
928 @code{debug-on-signal} to a non-@code{nil} value.
930   When an error is handled, control returns to the handler.  Before this
931 happens, Emacs unbinds all variable bindings made by binding constructs
932 that are being exited and executes the cleanups of all
933 @code{unwind-protect} forms that are exited.  Once control arrives at
934 the handler, the body of the handler is executed.
936   After execution of the handler body, execution returns from the
937 @code{condition-case} form.  Because the protected form is exited
938 completely before execution of the handler, the handler cannot resume
939 execution at the point of the error, nor can it examine variable
940 bindings that were made within the protected form.  All it can do is
941 clean up and proceed.
943   The @code{condition-case} construct is often used to trap errors that
944 are predictable, such as failure to open a file in a call to
945 @code{insert-file-contents}.  It is also used to trap errors that are
946 totally unpredictable, such as when the program evaluates an expression
947 read from the user.
949   Error signaling and handling have some resemblance to @code{throw} and
950 @code{catch} (@pxref{Catch and Throw}), but they are entirely separate
951 facilities.  An error cannot be caught by a @code{catch}, and a
952 @code{throw} cannot be handled by an error handler (though using
953 @code{throw} when there is no suitable @code{catch} signals an error
954 that can be handled).
956 @defspec condition-case var protected-form handlers@dots{}
957 This special form establishes the error handlers @var{handlers} around
958 the execution of @var{protected-form}.  If @var{protected-form} executes
959 without error, the value it returns becomes the value of the
960 @code{condition-case} form; in this case, the @code{condition-case} has
961 no effect.  The @code{condition-case} form makes a difference when an
962 error occurs during @var{protected-form}.
964 Each of the @var{handlers} is a list of the form @code{(@var{conditions}
965 @var{body}@dots{})}.  Here @var{conditions} is an error condition name
966 to be handled, or a list of condition names; @var{body} is one or more
967 Lisp expressions to be executed when this handler handles an error.
968 Here are examples of handlers:
970 @smallexample
971 @group
972 (error nil)
974 (arith-error (message "Division by zero"))
976 ((arith-error file-error)
977  (message
978   "Either division by zero or failure to open a file"))
979 @end group
980 @end smallexample
982 Each error that occurs has an @dfn{error symbol} that describes what
983 kind of error it is.  The @code{error-conditions} property of this
984 symbol is a list of condition names (@pxref{Error Symbols}).  Emacs
985 searches all the active @code{condition-case} forms for a handler that
986 specifies one or more of these condition names; the innermost matching
987 @code{condition-case} handles the error.  Within this
988 @code{condition-case}, the first applicable handler handles the error.
990 After executing the body of the handler, the @code{condition-case}
991 returns normally, using the value of the last form in the handler body
992 as the overall value.
994 @cindex error description
995 The argument @var{var} is a variable.  @code{condition-case} does not
996 bind this variable when executing the @var{protected-form}, only when it
997 handles an error.  At that time, it binds @var{var} locally to an
998 @dfn{error description}, which is a list giving the particulars of the
999 error.  The error description has the form @code{(@var{error-symbol}
1000 . @var{data})}.  The handler can refer to this list to decide what to
1001 do.  For example, if the error is for failure opening a file, the file
1002 name is the second element of @var{data}---the third element of the
1003 error description.
1005 If @var{var} is @code{nil}, that means no variable is bound.  Then the
1006 error symbol and associated data are not available to the handler.
1007 @end defspec
1009 @defun error-message-string error-description
1010 This function returns the error message string for a given error
1011 descriptor.  It is useful if you want to handle an error by printing the
1012 usual error message for that error.  @xref{Definition of signal}.
1013 @end defun
1015 @cindex @code{arith-error} example
1016 Here is an example of using @code{condition-case} to handle the error
1017 that results from dividing by zero.  The handler displays the error
1018 message (but without a beep), then returns a very large number.
1020 @smallexample
1021 @group
1022 (defun safe-divide (dividend divisor)
1023   (condition-case err
1024       ;; @r{Protected form.}
1025       (/ dividend divisor)
1026 @end group
1027 @group
1028     ;; @r{The handler.}
1029     (arith-error                        ; @r{Condition.}
1030      ;; @r{Display the usual message for this error.}
1031      (message "%s" (error-message-string err))
1032      1000000)))
1033 @result{} safe-divide
1034 @end group
1036 @group
1037 (safe-divide 5 0)
1038      @print{} Arithmetic error: (arith-error)
1039 @result{} 1000000
1040 @end group
1041 @end smallexample
1043 @noindent
1044 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,
1046 @smallexample
1047 @group
1048 (safe-divide nil 3)
1049      @error{} Wrong type argument: number-or-marker-p, nil
1050 @end group
1051 @end smallexample
1053   Here is a @code{condition-case} that catches all kinds of errors,
1054 including those signaled with @code{error}:
1056 @smallexample
1057 @group
1058 (setq baz 34)
1059      @result{} 34
1060 @end group
1062 @group
1063 (condition-case err
1064     (if (eq baz 35)
1065         t
1066       ;; @r{This is a call to the function @code{error}.}
1067       (error "Rats!  The variable %s was %s, not 35" 'baz baz))
1068   ;; @r{This is the handler; it is not a form.}
1069   (error (princ (format "The error was: %s" err))
1070          2))
1071 @print{} The error was: (error "Rats!  The variable baz was 34, not 35")
1072 @result{} 2
1073 @end group
1074 @end smallexample
1076 @node Error Symbols
1077 @subsubsection Error Symbols and Condition Names
1078 @cindex error symbol
1079 @cindex error name
1080 @cindex condition name
1081 @cindex user-defined error
1082 @kindex error-conditions
1084   When you signal an error, you specify an @dfn{error symbol} to specify
1085 the kind of error you have in mind.  Each error has one and only one
1086 error symbol to categorize it.  This is the finest classification of
1087 errors defined by the Emacs Lisp language.
1089   These narrow classifications are grouped into a hierarchy of wider
1090 classes called @dfn{error conditions}, identified by @dfn{condition
1091 names}.  The narrowest such classes belong to the error symbols
1092 themselves: each error symbol is also a condition name.  There are also
1093 condition names for more extensive classes, up to the condition name
1094 @code{error} which takes in all kinds of errors (but not @code{quit}).
1095 Thus, each error has one or more condition names: @code{error}, the
1096 error symbol if that is distinct from @code{error}, and perhaps some
1097 intermediate classifications.
1099   In order for a symbol to be an error symbol, it must have an
1100 @code{error-conditions} property which gives a list of condition names.
1101 This list defines the conditions that this kind of error belongs to.
1102 (The error symbol itself, and the symbol @code{error}, should always be
1103 members of this list.)  Thus, the hierarchy of condition names is
1104 defined by the @code{error-conditions} properties of the error symbols.
1105 Because quitting is not considered an error, the value of the
1106 @code{error-conditions} property of @code{quit} is just @code{(quit)}.
1108 @cindex peculiar error
1109   In addition to the @code{error-conditions} list, the error symbol
1110 should have an @code{error-message} property whose value is a string to
1111 be printed when that error is signaled but not handled.  If the
1112 error symbol has no @code{error-message} property or if the
1113 @code{error-message} property exists, but is not a string, the error
1114 message @samp{peculiar error} is used.  @xref{Definition of signal}.
1116   Here is how we define a new error symbol, @code{new-error}:
1118 @example
1119 @group
1120 (put 'new-error
1121      'error-conditions
1122      '(error my-own-errors new-error))
1123 @result{} (error my-own-errors new-error)
1124 @end group
1125 @group
1126 (put 'new-error 'error-message "A new error")
1127 @result{} "A new error"
1128 @end group
1129 @end example
1131 @noindent
1132 This error has three condition names: @code{new-error}, the narrowest
1133 classification; @code{my-own-errors}, which we imagine is a wider
1134 classification; and @code{error}, which is the widest of all.
1136   The error string should start with a capital letter but it should
1137 not end with a period.  This is for consistency with the rest of Emacs.
1139   Naturally, Emacs will never signal @code{new-error} on its own; only
1140 an explicit call to @code{signal} (@pxref{Definition of signal}) in
1141 your code can do this:
1143 @example
1144 @group
1145 (signal 'new-error '(x y))
1146      @error{} A new error: x, y
1147 @end group
1148 @end example
1150   This error can be handled through any of the three condition names.
1151 This example handles @code{new-error} and any other errors in the class
1152 @code{my-own-errors}:
1154 @example
1155 @group
1156 (condition-case foo
1157     (bar nil t)
1158   (my-own-errors nil))
1159 @end group
1160 @end example
1162   The significant way that errors are classified is by their condition
1163 names---the names used to match errors with handlers.  An error symbol
1164 serves only as a convenient way to specify the intended error message
1165 and list of condition names.  It would be cumbersome to give
1166 @code{signal} a list of condition names rather than one error symbol.
1168   By contrast, using only error symbols without condition names would
1169 seriously decrease the power of @code{condition-case}.  Condition names
1170 make it possible to categorize errors at various levels of generality
1171 when you write an error handler.  Using error symbols alone would
1172 eliminate all but the narrowest level of classification.
1174   @xref{Standard Errors}, for a list of all the standard error symbols
1175 and their conditions.
1177 @node Cleanups
1178 @subsection Cleaning Up from Nonlocal Exits
1180   The @code{unwind-protect} construct is essential whenever you
1181 temporarily put a data structure in an inconsistent state; it permits
1182 you to make the data consistent again in the event of an error or
1183 throw.  (Another more specific cleanup construct that is used only for
1184 changes in buffer contents is the atomic change group; @ref{Atomic
1185 Changes}.)
1187 @defspec unwind-protect body-form cleanup-forms@dots{}
1188 @cindex cleanup forms
1189 @cindex protected forms
1190 @cindex error cleanup
1191 @cindex unwinding
1192 @code{unwind-protect} executes @var{body-form} with a guarantee that
1193 the @var{cleanup-forms} will be evaluated if control leaves
1194 @var{body-form}, no matter how that happens.  @var{body-form} may
1195 complete normally, or execute a @code{throw} out of the
1196 @code{unwind-protect}, or cause an error; in all cases, the
1197 @var{cleanup-forms} will be evaluated.
1199 If @var{body-form} finishes normally, @code{unwind-protect} returns the
1200 value of @var{body-form}, after it evaluates the @var{cleanup-forms}.
1201 If @var{body-form} does not finish, @code{unwind-protect} does not
1202 return any value in the normal sense.
1204 Only @var{body-form} is protected by the @code{unwind-protect}.  If any
1205 of the @var{cleanup-forms} themselves exits nonlocally (via a
1206 @code{throw} or an error), @code{unwind-protect} is @emph{not}
1207 guaranteed to evaluate the rest of them.  If the failure of one of the
1208 @var{cleanup-forms} has the potential to cause trouble, then protect
1209 it with another @code{unwind-protect} around that form.
1211 The number of currently active @code{unwind-protect} forms counts,
1212 together with the number of local variable bindings, against the limit
1213 @code{max-specpdl-size} (@pxref{Definition of max-specpdl-size,, Local
1214 Variables}).
1215 @end defspec
1217   For example, here we make an invisible buffer for temporary use, and
1218 make sure to kill it before finishing:
1220 @smallexample
1221 @group
1222 (save-excursion
1223   (let ((buffer (get-buffer-create " *temp*")))
1224     (set-buffer buffer)
1225     (unwind-protect
1226         @var{body-form}
1227       (kill-buffer buffer))))
1228 @end group
1229 @end smallexample
1231 @noindent
1232 You might think that we could just as well write @code{(kill-buffer
1233 (current-buffer))} and dispense with the variable @code{buffer}.
1234 However, the way shown above is safer, if @var{body-form} happens to
1235 get an error after switching to a different buffer!  (Alternatively,
1236 you could write another @code{save-excursion} around @var{body-form},
1237 to ensure that the temporary buffer becomes current again in time to
1238 kill it.)
1240   Emacs includes a standard macro called @code{with-temp-buffer} which
1241 expands into more or less the code shown above (@pxref{Definition of
1242 with-temp-buffer,, Current Buffer}).  Several of the macros defined in
1243 this manual use @code{unwind-protect} in this way.
1245 @findex ftp-login
1246   Here is an actual example derived from an FTP package.  It creates a
1247 process (@pxref{Processes}) to try to establish a connection to a remote
1248 machine.  As the function @code{ftp-login} is highly susceptible to
1249 numerous problems that the writer of the function cannot anticipate, it
1250 is protected with a form that guarantees deletion of the process in the
1251 event of failure.  Otherwise, Emacs might fill up with useless
1252 subprocesses.
1254 @smallexample
1255 @group
1256 (let ((win nil))
1257   (unwind-protect
1258       (progn
1259         (setq process (ftp-setup-buffer host file))
1260         (if (setq win (ftp-login process host user password))
1261             (message "Logged in")
1262           (error "Ftp login failed")))
1263     (or win (and process (delete-process process)))))
1264 @end group
1265 @end smallexample
1267   This example has a small bug: if the user types @kbd{C-g} to
1268 quit, and the quit happens immediately after the function
1269 @code{ftp-setup-buffer} returns but before the variable @code{process} is
1270 set, the process will not be killed.  There is no easy way to fix this bug,
1271 but at least it is very unlikely.
1273 @ignore
1274    arch-tag: 8abc30d4-4d3a-47f9-b908-e9e971c18c6d
1275 @end ignore