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[rust.git] / src / libstd / panicking.rs
1 //! Implementation of various bits and pieces of the `panic!` macro and
2 //! associated runtime pieces.
3 //!
4 //! Specifically, this module contains the implementation of:
5 //!
6 //! * Panic hooks
7 //! * Executing a panic up to doing the actual implementation
8 //! * Shims around "try"
9
10 use core::panic::{BoxMeUp, Location, PanicInfo};
11
12 use crate::any::Any;
13 use crate::fmt;
14 use crate::intrinsics;
15 use crate::mem::{self, ManuallyDrop};
16 use crate::process;
17 use crate::raw;
18 use crate::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
19 use crate::sys::stdio::panic_output;
20 use crate::sys_common::backtrace::{self, RustBacktrace};
21 use crate::sys_common::rwlock::RWLock;
22 use crate::sys_common::{thread_info, util};
23 use crate::thread;
24
25 #[cfg(not(test))]
26 use crate::io::set_panic;
27 // make sure to use the stderr output configured
28 // by libtest in the real copy of std
29 #[cfg(test)]
30 use realstd::io::set_panic;
31
32 // Binary interface to the panic runtime that the standard library depends on.
33 //
34 // The standard library is tagged with `#![needs_panic_runtime]` (introduced in
35 // RFC 1513) to indicate that it requires some other crate tagged with
36 // `#![panic_runtime]` to exist somewhere. Each panic runtime is intended to
37 // implement these symbols (with the same signatures) so we can get matched up
38 // to them.
39 //
40 // One day this may look a little less ad-hoc with the compiler helping out to
41 // hook up these functions, but it is not this day!
42 #[allow(improper_ctypes)]
43 extern "C" {
44     fn __rust_maybe_catch_panic(
45         f: fn(*mut u8),
46         data: *mut u8,
47         data_ptr: *mut usize,
48         vtable_ptr: *mut usize,
49     ) -> u32;
50
51     /// `payload` is actually a `*mut &mut dyn BoxMeUp` but that would cause FFI warnings.
52     /// It cannot be `Box<dyn BoxMeUp>` because the other end of this call does not depend
53     /// on liballoc, and thus cannot use `Box`.
54     #[unwind(allowed)]
55     fn __rust_start_panic(payload: usize) -> u32;
56 }
57
58 #[derive(Copy, Clone)]
59 enum Hook {
60     Default,
61     Custom(*mut (dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send)),
62 }
63
64 static HOOK_LOCK: RWLock = RWLock::new();
65 static mut HOOK: Hook = Hook::Default;
66
67 /// Registers a custom panic hook, replacing any that was previously registered.
68 ///
69 /// The panic hook is invoked when a thread panics, but before the panic runtime
70 /// is invoked. As such, the hook will run with both the aborting and unwinding
71 /// runtimes. The default hook prints a message to standard error and generates
72 /// a backtrace if requested, but this behavior can be customized with the
73 /// `set_hook` and [`take_hook`] functions.
74 ///
75 /// [`take_hook`]: ./fn.take_hook.html
76 ///
77 /// The hook is provided with a `PanicInfo` struct which contains information
78 /// about the origin of the panic, including the payload passed to `panic!` and
79 /// the source code location from which the panic originated.
80 ///
81 /// The panic hook is a global resource.
82 ///
83 /// # Panics
84 ///
85 /// Panics if called from a panicking thread.
86 ///
87 /// # Examples
88 ///
89 /// The following will print "Custom panic hook":
90 ///
91 /// ```should_panic
92 /// use std::panic;
93 ///
94 /// panic::set_hook(Box::new(|_| {
95 ///     println!("Custom panic hook");
96 /// }));
97 ///
98 /// panic!("Normal panic");
99 /// ```
100 #[stable(feature = "panic_hooks", since = "1.10.0")]
101 pub fn set_hook(hook: Box<dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send>) {
102     if thread::panicking() {
103         panic!("cannot modify the panic hook from a panicking thread");
104     }
105
106     unsafe {
107         HOOK_LOCK.write();
108         let old_hook = HOOK;
109         HOOK = Hook::Custom(Box::into_raw(hook));
110         HOOK_LOCK.write_unlock();
111
112         if let Hook::Custom(ptr) = old_hook {
113             #[allow(unused_must_use)]
114             {
115                 Box::from_raw(ptr);
116             }
117         }
118     }
119 }
120
121 /// Unregisters the current panic hook, returning it.
122 ///
123 /// *See also the function [`set_hook`].*
124 ///
125 /// [`set_hook`]: ./fn.set_hook.html
126 ///
127 /// If no custom hook is registered, the default hook will be returned.
128 ///
129 /// # Panics
130 ///
131 /// Panics if called from a panicking thread.
132 ///
133 /// # Examples
134 ///
135 /// The following will print "Normal panic":
136 ///
137 /// ```should_panic
138 /// use std::panic;
139 ///
140 /// panic::set_hook(Box::new(|_| {
141 ///     println!("Custom panic hook");
142 /// }));
143 ///
144 /// let _ = panic::take_hook();
145 ///
146 /// panic!("Normal panic");
147 /// ```
148 #[stable(feature = "panic_hooks", since = "1.10.0")]
149 pub fn take_hook() -> Box<dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send> {
150     if thread::panicking() {
151         panic!("cannot modify the panic hook from a panicking thread");
152     }
153
154     unsafe {
155         HOOK_LOCK.write();
156         let hook = HOOK;
157         HOOK = Hook::Default;
158         HOOK_LOCK.write_unlock();
159
160         match hook {
161             Hook::Default => Box::new(default_hook),
162             Hook::Custom(ptr) => Box::from_raw(ptr),
163         }
164     }
165 }
166
167 fn default_hook(info: &PanicInfo<'_>) {
168     // If this is a double panic, make sure that we print a backtrace
169     // for this panic. Otherwise only print it if logging is enabled.
170     let backtrace_env = if update_panic_count(0) >= 2 {
171         RustBacktrace::Print(backtrace_rs::PrintFmt::Full)
172     } else {
173         backtrace::rust_backtrace_env()
174     };
175
176     // The current implementation always returns `Some`.
177     let location = info.location().unwrap();
178
179     let msg = match info.payload().downcast_ref::<&'static str>() {
180         Some(s) => *s,
181         None => match info.payload().downcast_ref::<String>() {
182             Some(s) => &s[..],
183             None => "Box<Any>",
184         },
185     };
186     let thread = thread_info::current_thread();
187     let name = thread.as_ref().and_then(|t| t.name()).unwrap_or("<unnamed>");
188
189     let write = |err: &mut dyn crate::io::Write| {
190         let _ = writeln!(err, "thread '{}' panicked at '{}', {}", name, msg, location);
191
192         static FIRST_PANIC: AtomicBool = AtomicBool::new(true);
193
194         match backtrace_env {
195             RustBacktrace::Print(format) => drop(backtrace::print(err, format)),
196             RustBacktrace::Disabled => {}
197             RustBacktrace::RuntimeDisabled => {
198                 if FIRST_PANIC.swap(false, Ordering::SeqCst) {
199                     let _ = writeln!(
200                         err,
201                         "note: run with `RUST_BACKTRACE=1` \
202                                            environment variable to display a backtrace."
203                     );
204                 }
205             }
206         }
207     };
208
209     if let Some(mut local) = set_panic(None) {
210         // NB. In `cfg(test)` this uses the forwarding impl
211         // for `Box<dyn (::realstd::io::Write) + Send>`.
212         write(&mut local);
213         set_panic(Some(local));
214     } else if let Some(mut out) = panic_output() {
215         write(&mut out);
216     }
217 }
218
219 #[cfg(not(test))]
220 #[doc(hidden)]
221 #[unstable(feature = "update_panic_count", issue = "none")]
222 pub fn update_panic_count(amt: isize) -> usize {
223     use crate::cell::Cell;
224     thread_local! { static PANIC_COUNT: Cell<usize> = Cell::new(0) }
225
226     PANIC_COUNT.with(|c| {
227         let next = (c.get() as isize + amt) as usize;
228         c.set(next);
229         next
230     })
231 }
232
233 #[cfg(test)]
234 pub use realstd::rt::update_panic_count;
235
236 /// Invoke a closure, capturing the cause of an unwinding panic if one occurs.
237 pub unsafe fn r#try<R, F: FnOnce() -> R>(f: F) -> Result<R, Box<dyn Any + Send>> {
238     union Data<F, R> {
239         f: ManuallyDrop<F>,
240         r: ManuallyDrop<R>,
241     }
242
243     // We do some sketchy operations with ownership here for the sake of
244     // performance. We can only  pass pointers down to
245     // `__rust_maybe_catch_panic` (can't pass objects by value), so we do all
246     // the ownership tracking here manually using a union.
247     //
248     // We go through a transition where:
249     //
250     // * First, we set the data to be the closure that we're going to call.
251     // * When we make the function call, the `do_call` function below, we take
252     //   ownership of the function pointer. At this point the `Data` union is
253     //   entirely uninitialized.
254     // * If the closure successfully returns, we write the return value into the
255     //   data's return slot. Note that `ptr::write` is used as it's overwriting
256     //   uninitialized data.
257     // * Finally, when we come back out of the `__rust_maybe_catch_panic` we're
258     //   in one of two states:
259     //
260     //      1. The closure didn't panic, in which case the return value was
261     //         filled in. We move it out of `data` and return it.
262     //      2. The closure panicked, in which case the return value wasn't
263     //         filled in. In this case the entire `data` union is invalid, so
264     //         there is no need to drop anything.
265     //
266     // Once we stack all that together we should have the "most efficient'
267     // method of calling a catch panic whilst juggling ownership.
268     let mut any_data = 0;
269     let mut any_vtable = 0;
270     let mut data = Data { f: ManuallyDrop::new(f) };
271
272     let r = __rust_maybe_catch_panic(
273         do_call::<F, R>,
274         &mut data as *mut _ as *mut u8,
275         &mut any_data,
276         &mut any_vtable,
277     );
278
279     return if r == 0 {
280         debug_assert!(update_panic_count(0) == 0);
281         Ok(ManuallyDrop::into_inner(data.r))
282     } else {
283         update_panic_count(-1);
284         debug_assert!(update_panic_count(0) == 0);
285         Err(mem::transmute(raw::TraitObject {
286             data: any_data as *mut _,
287             vtable: any_vtable as *mut _,
288         }))
289     };
290
291     fn do_call<F: FnOnce() -> R, R>(data: *mut u8) {
292         unsafe {
293             let data = data as *mut Data<F, R>;
294             let data = &mut (*data);
295             let f = ManuallyDrop::take(&mut data.f);
296             data.r = ManuallyDrop::new(f());
297         }
298     }
299 }
300
301 /// Determines whether the current thread is unwinding because of panic.
302 pub fn panicking() -> bool {
303     update_panic_count(0) != 0
304 }
305
306 /// The entry point for panicking with a formatted message.
307 ///
308 /// This is designed to reduce the amount of code required at the call
309 /// site as much as possible (so that `panic!()` has as low an impact
310 /// on (e.g.) the inlining of other functions as possible), by moving
311 /// the actual formatting into this shared place.
312 #[unstable(feature = "libstd_sys_internals", reason = "used by the panic! macro", issue = "none")]
313 #[cold]
314 // If panic_immediate_abort, inline the abort call,
315 // otherwise avoid inlining because of it is cold path.
316 #[cfg_attr(not(feature = "panic_immediate_abort"), track_caller)]
317 #[cfg_attr(not(feature = "panic_immediate_abort"), inline(never))]
318 #[cfg_attr(feature = "panic_immediate_abort", inline)]
319 pub fn begin_panic_fmt(msg: &fmt::Arguments<'_>) -> ! {
320     if cfg!(feature = "panic_immediate_abort") {
321         unsafe { intrinsics::abort() }
322     }
323
324     let info = PanicInfo::internal_constructor(Some(msg), Location::caller());
325     begin_panic_handler(&info)
326 }
327
328 /// Entry point of panics from the libcore crate (`panic_impl` lang item).
329 #[cfg_attr(not(test), panic_handler)]
330 #[unwind(allowed)]
331 pub fn begin_panic_handler(info: &PanicInfo<'_>) -> ! {
332     struct PanicPayload<'a> {
333         inner: &'a fmt::Arguments<'a>,
334         string: Option<String>,
335     }
336
337     impl<'a> PanicPayload<'a> {
338         fn new(inner: &'a fmt::Arguments<'a>) -> PanicPayload<'a> {
339             PanicPayload { inner, string: None }
340         }
341
342         fn fill(&mut self) -> &mut String {
343             use crate::fmt::Write;
344
345             let inner = self.inner;
346             // Lazily, the first time this gets called, run the actual string formatting.
347             self.string.get_or_insert_with(|| {
348                 let mut s = String::new();
349                 drop(s.write_fmt(*inner));
350                 s
351             })
352         }
353     }
354
355     unsafe impl<'a> BoxMeUp for PanicPayload<'a> {
356         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
357             // We do two allocations here, unfortunately. But (a) they're required with the current
358             // scheme, and (b) we don't handle panic + OOM properly anyway (see comment in
359             // begin_panic below).
360             let contents = mem::take(self.fill());
361             Box::into_raw(Box::new(contents))
362         }
363
364         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
365             self.fill()
366         }
367     }
368
369     let loc = info.location().unwrap(); // The current implementation always returns Some
370     let msg = info.message().unwrap(); // The current implementation always returns Some
371     rust_panic_with_hook(&mut PanicPayload::new(msg), info.message(), loc);
372 }
373
374 /// This is the entry point of panicking for the non-format-string variants of
375 /// panic!() and assert!(). In particular, this is the only entry point that supports
376 /// arbitrary payloads, not just format strings.
377 #[unstable(feature = "libstd_sys_internals", reason = "used by the panic! macro", issue = "none")]
378 #[cfg_attr(not(test), lang = "begin_panic")]
379 // lang item for CTFE panic support
380 // never inline unless panic_immediate_abort to avoid code
381 // bloat at the call sites as much as possible
382 #[cfg_attr(not(feature = "panic_immediate_abort"), inline(never))]
383 #[cold]
384 #[track_caller]
385 pub fn begin_panic<M: Any + Send>(msg: M, #[cfg(bootstrap)] _: &(&str, u32, u32)) -> ! {
386     if cfg!(feature = "panic_immediate_abort") {
387         unsafe { intrinsics::abort() }
388     }
389
390     rust_panic_with_hook(&mut PanicPayload::new(msg), None, Location::caller());
391
392     struct PanicPayload<A> {
393         inner: Option<A>,
394     }
395
396     impl<A: Send + 'static> PanicPayload<A> {
397         fn new(inner: A) -> PanicPayload<A> {
398             PanicPayload { inner: Some(inner) }
399         }
400     }
401
402     unsafe impl<A: Send + 'static> BoxMeUp for PanicPayload<A> {
403         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
404             // Note that this should be the only allocation performed in this code path. Currently
405             // this means that panic!() on OOM will invoke this code path, but then again we're not
406             // really ready for panic on OOM anyway. If we do start doing this, then we should
407             // propagate this allocation to be performed in the parent of this thread instead of the
408             // thread that's panicking.
409             let data = match self.inner.take() {
410                 Some(a) => Box::new(a) as Box<dyn Any + Send>,
411                 None => process::abort(),
412             };
413             Box::into_raw(data)
414         }
415
416         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
417             match self.inner {
418                 Some(ref a) => a,
419                 None => process::abort(),
420             }
421         }
422     }
423 }
424
425 /// Central point for dispatching panics.
426 ///
427 /// Executes the primary logic for a panic, including checking for recursive
428 /// panics, panic hooks, and finally dispatching to the panic runtime to either
429 /// abort or unwind.
430 fn rust_panic_with_hook(
431     payload: &mut dyn BoxMeUp,
432     message: Option<&fmt::Arguments<'_>>,
433     location: &Location<'_>,
434 ) -> ! {
435     let panics = update_panic_count(1);
436
437     // If this is the third nested call (e.g., panics == 2, this is 0-indexed),
438     // the panic hook probably triggered the last panic, otherwise the
439     // double-panic check would have aborted the process. In this case abort the
440     // process real quickly as we don't want to try calling it again as it'll
441     // probably just panic again.
442     if panics > 2 {
443         util::dumb_print(format_args!(
444             "thread panicked while processing \
445                                        panic. aborting.\n"
446         ));
447         unsafe { intrinsics::abort() }
448     }
449
450     unsafe {
451         let mut info = PanicInfo::internal_constructor(message, location);
452         HOOK_LOCK.read();
453         match HOOK {
454             // Some platforms (like wasm) know that printing to stderr won't ever actually
455             // print anything, and if that's the case we can skip the default
456             // hook. Since string formatting happens lazily when calling `payload`
457             // methods, this means we avoid formatting the string at all!
458             // (The panic runtime might still call `payload.take_box()` though and trigger
459             // formatting.)
460             Hook::Default if panic_output().is_none() => {}
461             Hook::Default => {
462                 info.set_payload(payload.get());
463                 default_hook(&info);
464             }
465             Hook::Custom(ptr) => {
466                 info.set_payload(payload.get());
467                 (*ptr)(&info);
468             }
469         };
470         HOOK_LOCK.read_unlock();
471     }
472
473     if panics > 1 {
474         // If a thread panics while it's already unwinding then we
475         // have limited options. Currently our preference is to
476         // just abort. In the future we may consider resuming
477         // unwinding or otherwise exiting the thread cleanly.
478         util::dumb_print(format_args!(
479             "thread panicked while panicking. \
480                                        aborting.\n"
481         ));
482         unsafe { intrinsics::abort() }
483     }
484
485     rust_panic(payload)
486 }
487
488 /// This is the entry point for `resume_unwind`.
489 /// It just forwards the payload to the panic runtime.
490 pub fn rust_panic_without_hook(payload: Box<dyn Any + Send>) -> ! {
491     update_panic_count(1);
492
493     struct RewrapBox(Box<dyn Any + Send>);
494
495     unsafe impl BoxMeUp for RewrapBox {
496         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
497             Box::into_raw(mem::replace(&mut self.0, Box::new(())))
498         }
499
500         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
501             &*self.0
502         }
503     }
504
505     rust_panic(&mut RewrapBox(payload))
506 }
507
508 /// An unmangled function (through `rustc_std_internal_symbol`) on which to slap
509 /// yer breakpoints.
510 #[inline(never)]
511 #[cfg_attr(not(test), rustc_std_internal_symbol)]
512 fn rust_panic(mut msg: &mut dyn BoxMeUp) -> ! {
513     let code = unsafe {
514         let obj = &mut msg as *mut &mut dyn BoxMeUp;
515         __rust_start_panic(obj as usize)
516     };
517     rtabort!("failed to initiate panic, error {}", code)
518 }