include/xbt/ex.h

   1 /*
   2 **  OSSP ex - Exception Handling (modified to fit into SimGrid)
   3 **  Copyright (c) 2005 Martin Quinson.
   4 **  Copyright (c) 2002-2004 Ralf S. Engelschall <rse@engelschall.com>
   5 **  Copyright (c) 2002-2004 The OSSP Project <http://www.ossp.org/>
   6 **  Copyright (c) 2002-2004 Cable & Wireless <http://www.cw.com/>
   7 **
   8 **  This file is part of OSSP ex, an exception handling library
   9 **  which can be found at http://www.ossp.org/pkg/lib/ex/.
  10 **
  11 **  Permission to use, copy, modify, and distribute this software for
  12 **  any purpose with or without fee is hereby granted, provided that
  13 **  the above copyright notice and this permission notice appear in all
  14 **  copies.
  15 **
  16 **  THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESSED OR IMPLIED
  17 **  WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  18 **  MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  19 **  IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS AND COPYRIGHT HOLDERS AND THEIR
  20 **  CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  21 **  SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  22 **  LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  23 **  USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
  24 **  ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  25 **  OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  26 **  OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27 **  SUCH DAMAGE.
  28 **
  29 **  ex.h: exception handling (pre-processor part)
  30 */
  31
  32 #ifndef __XBT_EX_H__
  33 #define __XBT_EX_H__
  34
  35 #include <xbt/misc.h>
  36 #include <xbt/sysdep.h>
  37
  38 /* required ISO-C standard facilities */
  39 #include <errno.h>
  40 #include <stdio.h>
  41
  42 //#define __EX_MCTX_MCSC__ 1
  43 #define __EX_MCTX_SSJLJ__ 1
  44 /* the machine context */
  45 #if defined(__EX_MCTX_MCSC__)
  46 #include <ucontext.h>            /* POSIX.1 ucontext(3) */
  47 #define __ex_mctx_struct         ucontext_t uc;
  48 #define __ex_mctx_save(mctx)     (getcontext(&(mctx)->uc) == 0)
  49 #define __ex_mctx_restored(mctx) /* noop */
  50 #define __ex_mctx_restore(mctx)  (void)setcontext(&(mctx)->uc)
  51
  52 #elif defined(__EX_MCTX_SSJLJ__)
  53 #include <setjmp.h>              /* POSIX.1 sigjmp_buf(3) */
  54 #define __ex_mctx_struct         sigjmp_buf jb;
  55 #define __ex_mctx_save(mctx)     (sigsetjmp((mctx)->jb, 1) == 0)
  56 #define __ex_mctx_restored(mctx) /* noop */
  57 #define __ex_mctx_restore(mctx)  (void)siglongjmp((mctx)->jb, 1)
  58
  59 #elif defined(__EX_MCTX_SJLJ__) || !defined(__EX_MCTX_CUSTOM__)
  60 #include <setjmp.h>              /* ISO-C jmp_buf(3) */
  61 #define __ex_mctx_struct         jmp_buf jb;
  62 #define __ex_mctx_save(mctx)     (setjmp((mctx)->jb) == 0)
  63 #define __ex_mctx_restored(mctx) /* noop */
  64 #define __ex_mctx_restore(mctx)  (void)longjmp((mctx)->jb, 1)
  65 #endif
  66
  67 /* declare the machine context type */
  68 typedef struct { __ex_mctx_struct } __ex_mctx_t;
  69
  70 /** @addtogroup XBT_ex
  71  *
  72  * This module is a small ISO-C++ style exception handling library
  73  * for use in the ISO-C language. It allows you to use the paradigm
  74  * of throwing and catching exceptions in order to reduce the amount
  75  * of error handling code without hindering program robustness.
  76  *
  77  * This is achieved by directly transferring exceptional return codes
  78  * (and the program control flow) from the location where the exception
  79  * is raised (throw point) to the location where it is handled (catch
  80  * point) -- usually from a deeply nested sub-routine to a parent
  81  * routine. All intermediate routines no longer have to make sure that
  82  * the exceptional return codes from sub-routines are correctly passed
  83  * back to the parent.
  84  *
  85  * These features are brought to you by a modified version of the libex
  86  * library, one of the numerous masterpiece of Ralf S. Engelschall.
  87  *
  88  * @section XBT_ex_intro DESCRIPTION
  89  *
  90  * In SimGrid, exceptions is a triple <\a msg , \a category , \a value>
  91  * where \a msg is a human-readable text describing the exceptional
  92  * condition, \a code an integer describing what went wrong and \a value
  93  * providing a sort of sub-category. (this is different in the original libex).
  94  *
  95  * @section XBT_ex_base BASIC USAGE
  96  *
  97  * \em TRY \b TRIED_BLOCK [\em CLEANUP \b CLEANUP_BLOCK] \em CATCH (variable) \b CATCH_BLOCK
  98  *
  99  * This is the primary syntactical construct provided. It is modeled after the
 100  * ISO-C++ try-catch clause and should sound familiar to most of you.
 101  *
 102  * Any exception thrown directly from the TRIED_BLOCK block or from called
 103  * subroutines is caught. Cleanups which must be done after this block
 104  * (whenever an exception arised or not) should be placed into the optionnal
 105  * CLEANUP_BLOCK. The code dealing with the exceptions when they arise should
 106  * be placed into the (mandatory) CATCH_BLOCK.
 107  *
 108  *
 109  * In absence of exception, the control flow goes into the blocks TRIED_BLOCK
 110  * and CLEANUP_BLOCK (if present); The CATCH_BLOCK block is then ignored.
 111  *
 112  * When an exception is thrown, the control flow goes through the following
 113  * blocks: TRIED_BLOCK (up to the statement throwing the exception),
 114  * CLEANUP_BLOCK (if any) and CATCH_BLOCK. The exception is stored in a
 115  * variable for inspection inside the CATCH_BLOCK. This variable must be
 116  * declared in the outter scope, but its value is only valid within the
 117  * CATCH_BLOCK block.
 118  *
 119  * Some notes:
 120  *  - TRY, CLEANUP and CATCH cannot be used separately, they work
 121  *    only in combination and form a language clause as a whole.
 122  *  - In contrast to the syntax of other languages (such as C++ or Jave) there
 123  *    is only one CATCH block and not multiple ones (all exceptions are
 124  *    of the same \em xbt_ex_t C type).
 125  *  - the variable of CATCH can naturally be reused in subsequent
 126  *    CATCH clauses.
 127  *  - it is possible to nest TRY clauses.
 128  *
 129  * The TRY block is a regular ISO-C language statement block, but it is not
 130  * allowed to jump into it via "goto" or longjmp(3) or out of it via "break",
 131  * "return", "goto" or longjmp(3) because there is some hidden setup and
 132  * cleanup that needs to be done regardless of whether an exception is
 133  * caught. Bypassing these steps will break the exception handling facility.
 134  *
 135  * The CLEANUP and CATCH blocks are regular ISO-C language statement
 136  * blocks without any restrictions. You are even allowed to throw (and, in the
 137  * CATCH block, to re-throw) exceptions.
 138  *
 139  * There is one subtle detail you should remember about TRY blocks:
 140  * Variables used in the CLEANUP or CATCH clauses must be declared with
 141  * the storage class "volatile", otherwise they might contain outdated
 142  * information if an exception it thrown.
 143  *
 144  *
 145  * This is because you usually do not know which commands in the TRY
 146  * were already successful before the exception was thrown (logically speaking)
 147  * and because the underlying ISO-C setjmp(3) facility applies those
 148  * restrictions (technically speaking). As a matter of fact, value changes
 149  * between the TRY and the THROW may be discarded if you forget the
 150  * "volatile" keyword.
 151  *
 152  * \section XBT_ex_pitfalls PROGRAMMING PITFALLS
 153  *
 154  * Exception handling is a very elegant and efficient way of dealing with
 155  * exceptional situation. Nevertheless it requires additional discipline in
 156  * programming and there are a few pitfalls one must be aware of. Look the
 157  * following code which shows some pitfalls and contains many errors (assuming
 158  * a mallocex() function which throws an exception if malloc(3) fails):
 159  *
 160  * \dontinclude ex_test.c
 161  * \skip BAD_EXAMPLE
 162  * \until end_of_bad_example
 163  *
 164  * This example raises a few issues:
 165  *  -# \b variable \b scope \n
 166  *     Variables which are used in the CLEANUP or CATCH clauses must be
 167  *     declared before the TRY clause, otherwise they only exist inside the
 168  *     TRY block. In the example above, cp1, cp2 and cp3 only exist in the
 169  *     TRY block and are invisible from the CLEANUP and CATCH
 170  *     blocks.
 171  *  -# \b variable \b initialization \n
 172  *     Variables which are used in the CLEANUP or CATCH clauses must
 173  *     be initialized before the point of the first possible THROW is
 174  *     reached. In the example above, CLEANUP would have trouble using cp3
 175  *     if mallocex() throws a exception when allocating a TOOBIG buffer.
 176  *  -# \b volatile \b variable \n
 177  *     Variables which are used in the CLEANUP or CATCH clauses MUST BE
 178  *     DECLARED AS "volatile", otherwise they might contain outdated
 179  *     information when an exception is thrown.
 180  *  -# \b clean \b before \b catch \n
 181  *     The CLEANUP clause is not only place before the CATCH clause in
 182  *     the source code, it also occures before in the control flow. So,
 183  *     resources being cleaned up cannot be used in the CATCH block. In the
 184  *     example, c3 gets freed before the printf placed in CATCH.
 185  *  -# \b variable \b uninitialization \n
 186  *     If resources are passed out of the scope of the
 187  *     TRY/CLEANUP/CATCH construct, they naturally shouldn't get
 188  *     cleaned up. The example above does free(3) cp1 in CLEANUP although
 189  *     its value was affected to globalcontext->first, invalidating this
 190  *     pointer.
 191
 192  * The following is fixed version of the code (annotated with the pitfall items
 193  * for reference):
 194  *
 195  * \skip GOOD_EXAMPLE
 196  * \until end_of_good_example
 197  *
 198  * @{
 199  */
 200
 201 typedef enum {
 202   unknown_error=0,  /**< unknown error */
 203   arg_error,        /**< Invalid argument */
 204   mismatch_error,   /**< The provided ID does not match */
 205   not_found_error,  /**< The searched element was not found */
 206
 207   system_error,   /**< a syscall did fail */
 208   network_error,  /**< error while sending/receiving data */
 209   timeout_error,  /**< not quick enough, dude */
 210   thread_error    /**< error while [un]locking */
 211 } xbt_errcat_t;
 212
 213 const char *xbt_errcat_name(xbt_errcat_t errcode);
 214
 215 /** @brief Structure describing an exception */
 216 typedef struct {
 217   char        *msg;      /**< human readable message; to be freed */
 218   xbt_errcat_t category; /**< category like HTTP (what went wrong) */
 219   int          value;    /**< like errno (why did it went wrong) */
 220   /* throw point */
 221   char *host;     /* NULL for localhost; hostname:port if remote */
 222   char *procname;
 223   char *file;     /**< to be freed only for remote exceptions */
 224   int   line;
 225   char *func;     /**< to be freed only for remote exceptions */
 226   /* Backtrace */
 227   void *bt[10];
 228   int   used;
 229 } xbt_ex_t;
 230
 231 /* declare the context type (private) */
 232 typedef struct {
 233     __ex_mctx_t  *ctx_mctx;     /* permanent machine context of enclosing try/catch */
 234     int           ctx_caught;   /* temporary flag whether exception was caught */
 235     volatile xbt_ex_t ctx_ex;       /* temporary exception storage */
 236 } ex_ctx_t;
 237
 238 /* the static and dynamic initializers for a context structure */
 239 #define XBT_CTX_INITIALIZER \
 240     { NULL, 0, { /* content */ NULL, 0, 0, \
 241                  /* throw point*/ NULL, NULL, NULL, 0, NULL,\
 242                  /* backtrace */ {NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL},0 } }
 243 #define XBT_CTX_INITIALIZE(ctx) \
 244     do { \
 245         (ctx)->ctx_mctx        = NULL; \
 246         (ctx)->ctx_caught      = 0;    \
 247         (ctx)->ctx_ex.msg      = NULL; \
 248         (ctx)->ctx_ex.category = 0;    \
 249         (ctx)->ctx_ex.value    = 0;    \
 250         (ctx)->ctx_ex.host     = NULL; \
 251         (ctx)->ctx_ex.procname = NULL; \
 252         (ctx)->ctx_ex.file     = NULL; \
 253         (ctx)->ctx_ex.line     = 0;    \
 254         (ctx)->ctx_ex.func     = NULL; \
 255         (ctx)->ctx_ex.bt[0]    = NULL; \
 256         (ctx)->ctx_ex.bt[1]    = NULL; \
 257         (ctx)->ctx_ex.bt[2]    = NULL; \
 258         (ctx)->ctx_ex.bt[3]    = NULL; \
 259         (ctx)->ctx_ex.bt[4]    = NULL; \
 260         (ctx)->ctx_ex.bt[5]    = NULL; \
 261         (ctx)->ctx_ex.bt[6]    = NULL; \
 262         (ctx)->ctx_ex.bt[7]    = NULL; \
 263         (ctx)->ctx_ex.bt[8]    = NULL; \
 264         (ctx)->ctx_ex.bt[9]    = NULL; \
 265         (ctx)->ctx_ex.used     = 0; \
 266     } while (0)
 267
 268 /* the exception context */
 269 typedef ex_ctx_t *(*ex_ctx_cb_t)(void);
 270 extern ex_ctx_cb_t __xbt_ex_ctx;
 271 extern ex_ctx_t *__xbt_ex_ctx_default(void);
 272
 273 /* the termination handler */
 274 typedef void (*ex_term_cb_t)(xbt_ex_t *);
 275 extern ex_term_cb_t __xbt_ex_terminate;
 276 extern void __xbt_ex_terminate_default(xbt_ex_t *e)  __attribute__((__noreturn__));
 277
 278 /** @brief Introduce a block where exception may be dealed with
 279  *  @hideinitializer
 280  */
 281 #define TRY \
 282     { \
 283         ex_ctx_t *__xbt_ex_ctx_ptr = __xbt_ex_ctx(); \
 284         int __ex_cleanup = 0; \
 285         __ex_mctx_t *__ex_mctx_en; \
 286         __ex_mctx_t __ex_mctx_me; \
 287         __ex_mctx_en = __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_mctx; \
 288         __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_mctx = &__ex_mctx_me; \
 289         if (__ex_mctx_save(&__ex_mctx_me)) { \
 290             if (1)
 291
 292 /** @brief optional(!) block for cleanup
 293  *  @hideinitializer
 294  */
 295 #define CLEANUP \
 296             else { \
 297             } \
 298             __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_caught = 0; \
 299         } else { \
 300             __ex_mctx_restored(&__ex_mctx_me); \
 301             __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_caught = 1; \
 302         } \
 303         __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_mctx = __ex_mctx_en; \
 304         __ex_cleanup = 1; \
 305         if (1) { \
 306             if (1)
 307
 308 /** @brief the block for catching (ie, deal with) an exception
 309  *  @hideinitializer
 310  */
 311 #define CATCH(e) \
 312             else { \
 313             } \
 314             if (!(__ex_cleanup)) \
 315                 __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_caught = 0; \
 316         } else { \
 317             if (!(__ex_cleanup)) { \
 318                 __ex_mctx_restored(&__ex_mctx_me); \
 319                 __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_caught = 1; \
 320             } \
 321         } \
 322         __xbt_ex_ctx_ptr->ctx_mctx = __ex_mctx_en; \
 323     } \
 324     if (   !(__xbt_ex_ctx()->ctx_caught) \
 325         || ((e) = __xbt_ex_ctx()->ctx_ex, 0)) { \
 326     } \
 327     else
 328
 329 /** @brief Build an exception from the supplied arguments and throws it
 330  *  @hideinitializer
 331  *
 332  *  @param c: category code (integer)
 333  *  @param v: value (integer)
 334  *  @param m: message text
 335  *
 336  * If called from within a TRY/CATCH construct, this exception
 337  * is copied into the CATCH relevant variable program control flow
 338  * is derouted to the CATCH (after the optional sg_cleanup).
 339  *
 340  * If no TRY/CATCH construct embeeds this call, the program calls
 341  * abort(3).
 342  *
 343  * The THROW can be performed everywhere, including inside TRY,
 344  * CLEANUP and CATCH blocks.
 345  */
 346 #include <execinfo.h>
 347 #define _THROW(c,v,m) \
 348   do { /* change this sequence into one block */                               \
 349      /* build the exception */ \
 350      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.msg      = (m); \
 351      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.category = (c); \
 352      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.value    = (v);  \
 353      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.host     = (char*)NULL;                            \
 354      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.procname = strdup(xbt_procname());                 \
 355      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.file     = (char*)__FILE__;                        \
 356      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.line     = __LINE__;                               \
 357      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.func     = (char*)_XBT_FUNCTION;                   \
 358      __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.used     = backtrace((void**)__xbt_ex_ctx()->ctx_ex.bt,10);\
 359      /* deal with the exception */                                             \
 360      if (__xbt_ex_ctx()->ctx_mctx == NULL)                                     \
 361        __xbt_ex_terminate((xbt_ex_t *)&(__xbt_ex_ctx()->ctx_ex)); /* not catched */\
 362      else                                                                      \
 363        __ex_mctx_restore(__xbt_ex_ctx()->ctx_mctx); /* catched somewhere */    \
 364      abort();/* nope, stupid GCC, we won't survive a THROW (this won't be reached) */ \
 365   } while (0)
 366
 367 #define THROW0(c,v,m)                   _THROW(c,v,bprintf(m))
 368 #define THROW1(c,v,m,a1)                _THROW(c,v,bprintf(m,a1))
 369 #define THROW2(c,v,m,a1,a2)             _THROW(c,v,bprintf(m,a1,a2))
 370 #define THROW3(c,v,m,a1,a2,a3)          _THROW(c,v,bprintf(m,a1,a2,a3))
 371 #define THROW4(c,v,m,a1,a2,a3,a4)       _THROW(c,v,bprintf(m,a1,a2,a3,a4))
 372 #define THROW5(c,v,m,a1,a2,a3,a4,a5)    _THROW(c,v,bprintf(m,a1,a2,a3,a4,a5))
 373 #define THROW6(c,v,m,a1,a2,a3,a4,a5,a6) _THROW(c,v,bprintf(m,a1,a2,a3,a4,a5,a6))
 374
 375 #define THROW_IMPOSSIBLE     THROW0(unknown_error,0,"The Impossible Did Happen (yet again)")
 376 #define DIE_IMPOSSIBLE       xbt_assert0(0,"The Impossible Did Happen (yet again)")
 377 #define THROW_UNIMPLEMENTED  THROW1(unknown_error,0,"Function %s unimplemented",__FUNCTION__)
 378
 379 /** @brief re-throwing of an already caught exception (ie, pass it to the upper catch block)
 380  *  @hideinitializer
 381  */
 382 #define RETHROW \
 383   do { \
 384    if (__xbt_ex_ctx()->ctx_mctx == NULL) \
 385      __xbt_ex_terminate((xbt_ex_t *)&(__xbt_ex_ctx()->ctx_ex)); \
 386    else \
 387      __ex_mctx_restore(__xbt_ex_ctx()->ctx_mctx); \
 388    abort();\
 389   } while(0)
 390
 391 /** @brief like RETHROW, but adding some details to the message
 392  *  @hideinitializer
 393  */
 394
 395
 396 #define _XBT_PRE_RETHROW \
 397   do {                                                               \
 398     char *_xbt_ex_internal_msg = __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.msg;         \
 399     __xbt_ex_ctx()->ctx_ex.msg = bprintf(
 400 #define _XBT_POST_RETHROW \
 401  _xbt_ex_internal_msg); \
 402     free(_xbt_ex_internal_msg);                                      \
 403     RETHROW;                                                         \
 404   } while (0)
 405
 406 #define RETHROW0(msg)           _XBT_PRE_RETHROW msg,          _XBT_POST_RETHROW
 407 #define RETHROW1(msg,a)         _XBT_PRE_RETHROW msg,a,        _XBT_POST_RETHROW
 408 #define RETHROW2(msg,a,b)       _XBT_PRE_RETHROW msg,a,b,      _XBT_POST_RETHROW
 409 #define RETHROW3(msg,a,b,c)     _XBT_PRE_RETHROW msg,a,b,c,    _XBT_POST_RETHROW
 410 #define RETHROW4(msg,a,b,c,d)   _XBT_PRE_RETHROW msg,a,b,c,    _XBT_POST_RETHROW
 411 #define RETHROW5(msg,a,b,c,d,e) _XBT_PRE_RETHROW msg,a,b,c,d,e _XBT_POST_RETHROW
 412
 413 void xbt_ex_free(xbt_ex_t e);
 414 const char * xbt_ex_catname(xbt_errcat_t cat);
 415
 416 /** @} */
 417 #endif /* __XBT_EX_H__ */
 418