Control/Exception.hs

   1 -----------------------------------------------------------------------------
   2 -- |
   3 -- Module      :  Control.Exception
   4 -- Copyright   :  (c) The University of Glasgow 2001
   5 -- License     :  BSD-style (see the file libraries/base/LICENSE)
   6 --
   7 -- Maintainer  :  libraries@haskell.org
   8 -- Stability   :  experimental
   9 -- Portability :  non-portable
  10 --
  11 -- This module provides support for raising and catching both built-in
  12 -- and user-defined exceptions.
  13 --
  14 -----------------------------------------------------------------------------
  15
  16 module Control.Exception (
  17
  18         -- * The Exception type
  19         Exception(..),          -- instance Eq, Ord, Show, Typeable
  20 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
  21         IOException,            -- instance Eq, Ord, Show, Typeable
  22         ArithException(..),     -- instance Eq, Ord, Show, Typeable
  23         ArrayException(..),     -- instance Eq, Ord, Show, Typeable
  24         AsyncException(..),     -- instance Eq, Ord, Show, Typeable
  25 #endif
  26
  27         -- * Throwing exceptions
  28         throwIO,        -- :: Exception -> IO a
  29 #ifndef __HUGS__
  30         throw,          -- :: Exception -> a
  31 #endif
  32         ioError,        -- :: IOError -> IO a
  33 #ifndef __HUGS__
  34         throwTo,        -- :: ThreadId -> Exception -> a
  35 #endif
  36
  37         -- * Catching Exceptions
  38
  39         -- |There are several functions for catching and examining
  40         -- exceptions; all of them may only be used from within the
  41         -- 'IO' monad.
  42
  43         -- ** The @catch@ functions
  44         catch,     -- :: IO a -> (Exception -> IO a) -> IO a
  45         catchJust, -- :: (Exception -> Maybe b) -> IO a -> (b -> IO a) -> IO a
  46
  47         -- ** The @handle@ functions
  48         handle,    -- :: (Exception -> IO a) -> IO a -> IO a
  49         handleJust,-- :: (Exception -> Maybe b) -> (b -> IO a) -> IO a -> IO a
  50
  51         -- ** The @try@ functions
  52         try,       -- :: IO a -> IO (Either Exception a)
  53         tryJust,   -- :: (Exception -> Maybe b) -> a    -> IO (Either b a)
  54
  55         -- ** The @evaluate@ function
  56         evaluate,  -- :: a -> IO a
  57
  58         -- ** The @mapException@ function
  59         mapException,           -- :: (Exception -> Exception) -> a -> a
  60
  61         -- ** Exception predicates
  62
  63         -- $preds
  64
  65         ioErrors,               -- :: Exception -> Maybe IOError
  66 #ifndef __HUGS__
  67         arithExceptions,        -- :: Exception -> Maybe ArithException
  68         errorCalls,             -- :: Exception -> Maybe String
  69         dynExceptions,          -- :: Exception -> Maybe Dynamic
  70         assertions,             -- :: Exception -> Maybe String
  71         asyncExceptions,        -- :: Exception -> Maybe AsyncException
  72 #endif /* __HUGS__ */
  73         userErrors,             -- :: Exception -> Maybe String
  74
  75 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
  76         -- * Dynamic exceptions
  77
  78         -- $dynamic
  79         throwDyn,       -- :: Typeable ex => ex -> b
  80         throwDynTo,     -- :: Typeable ex => ThreadId -> ex -> b
  81         catchDyn,       -- :: Typeable ex => IO a -> (ex -> IO a) -> IO a
  82 #endif
  83
  84         -- * Asynchronous Exceptions
  85
  86         -- $async
  87
  88         -- ** Asynchronous exception control
  89
  90         -- |The following two functions allow a thread to control delivery of
  91         -- asynchronous exceptions during a critical region.
  92
  93         block,          -- :: IO a -> IO a
  94         unblock,        -- :: IO a -> IO a
  95
  96         -- *** Applying @block@ to an exception handler
  97
  98         -- $block_handler
  99
 100         -- *** Interruptible operations
 101
 102         -- $interruptible
 103
 104         -- * Assertions
 105
 106         assert,         -- :: Bool -> a -> a
 107
 108         -- * Utilities
 109
 110         bracket,        -- :: IO a -> (a -> IO b) -> (a -> IO c) -> IO ()
 111         bracket_,       -- :: IO a -> IO b -> IO c -> IO ()
 112
 113         finally,        -- :: IO a -> IO b -> IO b
 114
 115   ) where
 116
 117 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 118 import GHC.Base         ( assert )
 119 import GHC.Exception    as ExceptionBase hiding (catch)
 120 import GHC.Conc         ( throwTo, ThreadId )
 121 import GHC.IOBase       ( IO(..) )
 122 #endif
 123
 124 #ifdef __HUGS__
 125 import Hugs.Exception   as ExceptionBase
 126 #endif
 127
 128 import Prelude          hiding ( catch )
 129 import System.IO.Error  hiding ( catch, try )
 130 import System.IO.Unsafe (unsafePerformIO)
 131 import Data.Dynamic
 132
 133 #include "Dynamic.h"
 134 INSTANCE_TYPEABLE0(Exception,exceptionTc,"Exception")
 135 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 136 INSTANCE_TYPEABLE0(IOException,ioExceptionTc,"IOException")
 137 INSTANCE_TYPEABLE0(ArithException,arithExceptionTc,"ArithException")
 138 INSTANCE_TYPEABLE0(ArrayException,arrayExceptionTc,"ArrayException")
 139 INSTANCE_TYPEABLE0(AsyncException,asyncExceptionTc,"AsyncException")
 140 #endif
 141
 142 #ifdef __HUGS__
 143 -- This is as close as Hugs gets to providing throw
 144 throw :: Exception -> IO a
 145 throw = throwIO
 146 #endif
 147
 148 -----------------------------------------------------------------------------
 149 -- Catching exceptions
 150
 151 -- |This is the simplest of the exception-catching functions.  It
 152 -- takes a single argument, runs it, and if an exception is raised
 153 -- the \"handler\" is executed, with the value of the exception passed as an
 154 -- argument.  Otherwise, the result is returned as normal.  For example:
 155 --
 156 -- >   catch (openFile f ReadMode)
 157 -- >       (\e -> hPutStr stderr (\"Couldn\'t open \"++f++\": \" ++ show e))
 158 --
 159 -- For catching exceptions in pure (non-'IO') expressions, see the
 160 -- function 'evaluate'.
 161 --
 162 -- Note that due to Haskell\'s unspecified evaluation order, an
 163 -- expression may return one of several possible exceptions: consider
 164 -- the expression @error \"urk\" + 1 \`div\` 0@.  Does
 165 -- 'catch' execute the handler passing
 166 -- @ErrorCall \"urk\"@, or @ArithError DivideByZero@?
 167 --
 168 -- The answer is \"either\": 'catch' makes a
 169 -- non-deterministic choice about which exception to catch.  If you
 170 -- call it again, you might get a different exception back.  This is
 171 -- ok, because 'catch' is an 'IO' computation.
 172 --
 173 -- Note that 'catch' catches all types of exceptions, and is generally
 174 -- used for \"cleaning up\" before passing on the exception using
 175 -- 'throwIO'.  It is not good practice to discard the exception and
 176 -- continue, without first checking the type of the exception (it
 177 -- might be a 'ThreadKilled', for example).  In this case it is usually better
 178 -- to use 'catchJust' and select the kinds of exceptions to catch.
 179 --
 180 -- Also note that The "Prelude" also exports a
 181 -- function called 'catch' which has the same type as
 182 -- 'Exception.catch', the difference being that the
 183 -- "Prelude" version only catches the IO and user
 184 -- families of exceptions (as required by Haskell 98).  We recommend
 185 -- either hiding the "Prelude" version of
 186 -- 'catch' when importing
 187 -- "Control.Exception", or importing
 188 -- "Control.Exception" qualified, to avoid name-clashes.
 189
 190 catch   :: IO a                 -- ^ The computation to run
 191         -> (Exception -> IO a)  -- ^ Handler to invoke if an exception is raised
 192         -> IO a
 193 catch =  ExceptionBase.catchException
 194
 195 -- | The function 'catchJust' is like 'catch', but it takes an extra
 196 -- argument which is an /exception predicate/, a function which
 197 -- selects which type of exceptions we\'re interested in.  There are
 198 -- some predefined exception predicates for useful subsets of
 199 -- exceptions: 'ioErrors', 'arithExceptions', and so on.  For example,
 200 -- to catch just calls to the 'error' function, we could use
 201 --
 202 -- >   result \<- catchJust errorCalls thing_to_try handler
 203 --
 204 -- Any other exceptions which are not matched by the predicate
 205 -- are re-raised, and may be caught by an enclosing
 206 -- 'catch' or 'catchJust'.
 207 catchJust
 208         :: (Exception -> Maybe b) -- ^ Predicate to select exceptions
 209         -> IO a                   -- ^ Computation to run
 210         -> (b -> IO a)            -- ^ Handler
 211         -> IO a
 212 catchJust p a handler = catch a handler'
 213   where handler' e = case p e of
 214                         Nothing -> throw e
 215                         Just b  -> handler b
 216
 217 -- | A version of 'catch' with the arguments swapped around; useful in
 218 -- situations where the code for the handler is shorter.  For example:
 219 --
 220 -- >   do handle (\e -> exitWith (ExitFailure 1)) $
 221 -- >      ...
 222 handle     :: (Exception -> IO a) -> IO a -> IO a
 223 handle     =  flip catch
 224
 225 -- | A version of 'catchJust' with the arguments swapped around (see
 226 -- 'handle').
 227 handleJust :: (Exception -> Maybe b) -> (b -> IO a) -> IO a -> IO a
 228 handleJust p =  flip (catchJust p)
 229
 230 -----------------------------------------------------------------------------
 231 -- evaluate
 232
 233 -- | Forces its argument to be evaluated, and returns the result in
 234 -- the 'IO' monad.  It can be used to order evaluation with respect to
 235 -- other 'IO' operations; its semantics are given by
 236 --
 237 -- >   evaluate undefined `seq` return ()  ==> return ()
 238 -- >   catch (evaluate undefined) (\e -> return ())  ==> return ()
 239 --
 240 -- NOTE: @(evaluate a)@ is /not/ the same as @(a \`seq\` return a)@.
 241 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 242 evaluate :: a -> IO a
 243 evaluate a = IO $ \s -> case a `seq` () of () -> (# s, a #)
 244         -- NB. can't write
 245         --      a `seq` (# s, a #)
 246         -- because we can't have an unboxed tuple as a function argument
 247 #endif
 248
 249 -----------------------------------------------------------------------------
 250 -- 'mapException'
 251
 252 -- | This function maps one exception into another as proposed in the
 253 -- paper "A semantics for imprecise exceptions".
 254
 255 -- Notice that the usage of 'unsafePerformIO' is safe here.
 256
 257 mapException :: (Exception -> Exception) -> a -> a
 258 mapException f v = unsafePerformIO (catch (evaluate v)
 259                                           (\x -> throw (f x)))
 260
 261 -----------------------------------------------------------------------------
 262 -- 'try' and variations.
 263
 264 -- | Similar to 'catch', but returns an 'Either' result which is
 265 -- @(Right a)@ if no exception was raised, or @(Left e)@ if an
 266 -- exception was raised and its value is @e@.
 267 --
 268 -- >  try a = catch (Right \`liftM\` a) (return . Left)
 269 --
 270 -- Note: as with 'catch', it is only polite to use this variant if you intend
 271 -- to re-throw the exception after performing whatever cleanup is needed.
 272 -- Otherwise, 'tryJust' is generally considered to be better.
 273 --
 274 try :: IO a -> IO (Either Exception a)
 275 try a = catch (a >>= \ v -> return (Right v)) (\e -> return (Left e))
 276
 277 -- | A variant of 'try' that takes an exception predicate to select
 278 -- which exceptions are caught (c.f. 'catchJust').  If the exception
 279 -- does not match the predicate, it is re-thrown.
 280 tryJust :: (Exception -> Maybe b) -> IO a -> IO (Either b a)
 281 tryJust p a = do
 282   r <- try a
 283   case r of
 284         Right v -> return (Right v)
 285         Left  e -> case p e of
 286                         Nothing -> throw e
 287                         Just b  -> return (Left b)
 288
 289 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 290 -----------------------------------------------------------------------------
 291 -- Dynamic exceptions
 292
 293 -- $dynamic
 294 --  #DynamicExceptions# Because the 'Exception' datatype is not extensible, there is an
 295 -- interface for throwing and catching exceptions of type 'Dynamic'
 296 -- (see "Data.Dynamic") which allows exception values of any type in
 297 -- the 'Typeable' class to be thrown and caught.
 298
 299 -- | Raise any value as an exception, provided it is in the
 300 -- 'Typeable' class.
 301 throwDyn :: Typeable exception => exception -> b
 302 throwDyn exception = throw (DynException (toDyn exception))
 303
 304 -- | A variant of 'throwDyn' that throws the dynamic exception to an
 305 -- arbitrary thread (c.f. 'throwTo').
 306 throwDynTo :: Typeable exception => ThreadId -> exception -> IO ()
 307 throwDynTo t exception = throwTo t (DynException (toDyn exception))
 308
 309 -- | Catch dynamic exceptions of the required type.  All other
 310 -- exceptions are re-thrown, including dynamic exceptions of the wrong
 311 -- type.
 312 --
 313 -- When using dynamic exceptions it is advisable to define a new
 314 -- datatype to use for your exception type, to avoid possible clashes
 315 -- with dynamic exceptions used in other libraries.
 316 --
 317 catchDyn :: Typeable exception => IO a -> (exception -> IO a) -> IO a
 318 catchDyn m k = catchException m handle
 319   where handle ex = case ex of
 320                            (DynException dyn) ->
 321                                 case fromDynamic dyn of
 322                                     Just exception  -> k exception
 323                                     Nothing -> throw ex
 324                            _ -> throw ex
 325 #endif /* __GLASGOW_HASKELL__ */
 326
 327 -----------------------------------------------------------------------------
 328 -- Exception Predicates
 329
 330 -- $preds
 331 -- These pre-defined predicates may be used as the first argument to
 332 -- 'catchJust', 'tryJust', or 'handleJust' to select certain common
 333 -- classes of exceptions.
 334
 335 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 336 ioErrors                :: Exception -> Maybe IOError
 337 arithExceptions         :: Exception -> Maybe ArithException
 338 errorCalls              :: Exception -> Maybe String
 339 dynExceptions           :: Exception -> Maybe Dynamic
 340 assertions              :: Exception -> Maybe String
 341 asyncExceptions         :: Exception -> Maybe AsyncException
 342 userErrors              :: Exception -> Maybe String
 343 #endif /* __GLASGOW_HASKELL__ */
 344
 345 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
 346 ioErrors (IOException e) = Just e
 347 ioErrors _ = Nothing
 348
 349 arithExceptions (ArithException e) = Just e
 350 arithExceptions _ = Nothing
 351
 352 errorCalls (ErrorCall e) = Just e
 353 errorCalls _ = Nothing
 354
 355 assertions (AssertionFailed e) = Just e
 356 assertions _ = Nothing
 357
 358 dynExceptions (DynException e) = Just e
 359 dynExceptions _ = Nothing
 360
 361 asyncExceptions (AsyncException e) = Just e
 362 asyncExceptions _ = Nothing
 363
 364 userErrors (IOException e) | isUserError e = Just (ioeGetErrorString e)
 365 userErrors _ = Nothing
 366 #endif /* __GLASGOW_HASKELL__ */
 367
 368 -----------------------------------------------------------------------------
 369 -- Some Useful Functions
 370
 371 -- | When you want to acquire a resource, do some work with it, and
 372 -- then release the resource, it is a good idea to use 'bracket',
 373 -- because 'bracket' will install the necessary exception handler to
 374 -- release the resource in the event that an exception is raised
 375 -- during the computation.  If an exception is raised, then 'bracket' will
 376 -- re-raise the exception (after performing the release).
 377 --
 378 -- A common example is opening a file:
 379 --
 380 -- > bracket
 381 -- >   (openFile "filename" ReadMode)
 382 -- >   (hClose)
 383 -- >   (\handle -> do { ... })
 384 --
 385 -- The arguments to 'bracket' are in this order so that we can partially apply
 386 -- it, e.g.:
 387 --
 388 -- > withFile name = bracket (openFile name) hClose
 389 --
 390 bracket
 391         :: IO a         -- ^ computation to run first (\"acquire resource\")
 392         -> (a -> IO b)  -- ^ computation to run last (\"release resource\")
 393         -> (a -> IO c)  -- ^ computation to run in-between
 394         -> IO c         -- returns the value from the in-between computation
 395 bracket before after thing =
 396   block (do
 397     a <- before
 398     r <- catch
 399            (unblock (thing a))
 400            (\e -> do { after a; throw e })
 401     after a
 402     return r
 403  )
 404
 405
 406 -- | A specialised variant of 'bracket' with just a computation to run
 407 -- afterward.
 408 --
 409 finally :: IO a         -- ^ computation to run first
 410         -> IO b         -- ^ computation to run afterward (even if an exception
 411                         -- was raised)
 412         -> IO a         -- returns the value from the first computation
 413 a `finally` sequel =
 414   block (do
 415     r <- catch
 416              (unblock a)
 417              (\e -> do { sequel; throw e })
 418     sequel
 419     return r
 420   )
 421
 422 -- | A variant of 'bracket' where the return value from the first computation
 423 -- is not required.
 424 bracket_ :: IO a -> IO b -> IO c -> IO c
 425 bracket_ before after thing = bracket before (const after) (const thing)
 426
 427 -- -----------------------------------------------------------------------------
 428 -- Asynchronous exceptions
 429
 430 {- $async
 431
 432  #AsynchronousExceptions# Asynchronous exceptions are so-called because they arise due to
 433 external influences, and can be raised at any point during execution.
 434 'StackOverflow' and 'HeapOverflow' are two examples of
 435 system-generated asynchronous exceptions.
 436
 437 The primary source of asynchronous exceptions, however, is
 438 'throwTo':
 439
 440 >  throwTo :: ThreadId -> Exception -> IO ()
 441
 442 'throwTo' (also 'throwDynTo' and 'Concurrent.killThread') allows one
 443 running thread to raise an arbitrary exception in another thread.  The
 444 exception is therefore asynchronous with respect to the target thread,
 445 which could be doing anything at the time it receives the exception.
 446 Great care should be taken with asynchronous exceptions; it is all too
 447 easy to introduce race conditions by the over zealous use of
 448 'throwTo'.
 449 -}
 450
 451 {- $block_handler
 452 There\'s an implied 'block' around every exception handler in a call
 453 to one of the 'catch' family of functions.  This is because that is
 454 what you want most of the time - it eliminates a common race condition
 455 in starting an exception handler, because there may be no exception
 456 handler on the stack to handle another exception if one arrives
 457 immediately.  If asynchronous exceptions are blocked on entering the
 458 handler, though, we have time to install a new exception handler
 459 before being interrupted.  If this weren\'t the default, one would have
 460 to write something like
 461
 462 >      block (
 463 >           catch (unblock (...))
 464 >                      (\e -> handler)
 465 >      )
 466
 467 If you need to unblock asynchronous exceptions again in the exception
 468 handler, just use 'unblock' as normal.
 469
 470 Note that 'try' and friends /do not/ have a similar default, because
 471 there is no exception handler in this case.  If you want to use 'try'
 472 in an asynchronous-exception-safe way, you will need to use
 473 'block'.
 474 -}
 475
 476 {- $interruptible
 477
 478 Some operations are /interruptible/, which means that they can receive
 479 asynchronous exceptions even in the scope of a 'block'.  Any function
 480 which may itself block is defined as interruptible; this includes
 481 'takeMVar' (but not 'tryTakeMVar'), and most operations which perform
 482 some I\/O with the outside world..  The reason for having
 483 interruptible operations is so that we can write things like
 484
 485 >      block (
 486 >         a <- takeMVar m
 487 >         catch (unblock (...))
 488 >               (\e -> ...)
 489 >      )
 490
 491 if the 'takeMVar' was not interruptible, then this particular
 492 combination could lead to deadlock, because the thread itself would be
 493 blocked in a state where it can\'t receive any asynchronous exceptions.
 494 With 'takeMVar' interruptible, however, we can be
 495 safe in the knowledge that the thread can receive exceptions right up
 496 until the point when the 'takeMVar' succeeds.
 497 Similar arguments apply for other interruptible operations like
 498 'IO.openFile'.
 499 -}
 500
 501 -- -----------------------------------------------------------------------------
 502 -- Assert
 503
 504 #ifdef __HADDOCK__
 505 -- | If the first argument evaluates to 'True', then the result is the
 506 -- second argument.  Otherwise an 'Assertion' exception is raised,
 507 -- containing a 'String' with the source file and line number of the
 508 -- call to assert.
 509 --
 510 -- Assertions can normally be turned on or off with a compiler flag
 511 -- (for GHC, assertions are normally on unless the @-fignore-asserts@
 512 -- option is give).  When assertions are turned off, the first
 513 -- argument to 'assert' is ignored, and the second argument is
 514 -- returned as the result.
 515 assert :: Bool -> a -> a
 516 #endif
 517
 518 #ifndef __GLASGOW_HASKELL__
 519 assert :: Bool -> a -> a
 520 assert True x = x
 521 assert False _ = error "Assertion failure"
 522 #endif