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Rollup merge of #65778 - bdonlan:stable_weak_count, r=dtolnay
[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, PanicInfo, Location};
11
12 use crate::any::Any;
13 use crate::fmt;
14 use crate::intrinsics;
15 use crate::mem::{self, ManuallyDrop};
16 use crate::raw;
17 use crate::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
18 use crate::sys::stdio::panic_output;
19 use crate::sys_common::rwlock::RWLock;
20 use crate::sys_common::{thread_info, util};
21 use crate::sys_common::backtrace::{self, RustBacktrace};
22 use crate::thread;
23 use crate::process;
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 {
44     fn __rust_maybe_catch_panic(f: fn(*mut u8),
45                                 data: *mut u8,
46                                 data_ptr: *mut usize,
47                                 vtable_ptr: *mut usize) -> u32;
48
49     /// `payload` is actually a `*mut &mut dyn BoxMeUp` but that would cause FFI warnings.
50     /// It cannot be `Box<dyn BoxMeUp>` because the other end of this call does not depend
51     /// on liballoc, and thus cannot use `Box`.
52     #[unwind(allowed)]
53     fn __rust_start_panic(payload: usize) -> u32;
54 }
55
56 #[derive(Copy, Clone)]
57 enum Hook {
58     Default,
59     Custom(*mut (dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send)),
60 }
61
62 static HOOK_LOCK: RWLock = RWLock::new();
63 static mut HOOK: Hook = Hook::Default;
64
65 /// Registers a custom panic hook, replacing any that was previously registered.
66 ///
67 /// The panic hook is invoked when a thread panics, but before the panic runtime
68 /// is invoked. As such, the hook will run with both the aborting and unwinding
69 /// runtimes. The default hook prints a message to standard error and generates
70 /// a backtrace if requested, but this behavior can be customized with the
71 /// `set_hook` and [`take_hook`] functions.
72 ///
73 /// [`take_hook`]: ./fn.take_hook.html
74 ///
75 /// The hook is provided with a `PanicInfo` struct which contains information
76 /// about the origin of the panic, including the payload passed to `panic!` and
77 /// the source code location from which the panic originated.
78 ///
79 /// The panic hook is a global resource.
80 ///
81 /// # Panics
82 ///
83 /// Panics if called from a panicking thread.
84 ///
85 /// # Examples
86 ///
87 /// The following will print "Custom panic hook":
88 ///
89 /// ```should_panic
90 /// use std::panic;
91 ///
92 /// panic::set_hook(Box::new(|_| {
93 ///     println!("Custom panic hook");
94 /// }));
95 ///
96 /// panic!("Normal panic");
97 /// ```
98 #[stable(feature = "panic_hooks", since = "1.10.0")]
99 pub fn set_hook(hook: Box<dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send>) {
100     if thread::panicking() {
101         panic!("cannot modify the panic hook from a panicking thread");
102     }
103
104     unsafe {
105         HOOK_LOCK.write();
106         let old_hook = HOOK;
107         HOOK = Hook::Custom(Box::into_raw(hook));
108         HOOK_LOCK.write_unlock();
109
110         if let Hook::Custom(ptr) = old_hook {
111             #[allow(unused_must_use)] {
112                 Box::from_raw(ptr);
113             }
114         }
115     }
116 }
117
118 /// Unregisters the current panic hook, returning it.
119 ///
120 /// *See also the function [`set_hook`].*
121 ///
122 /// [`set_hook`]: ./fn.set_hook.html
123 ///
124 /// If no custom hook is registered, the default hook will be returned.
125 ///
126 /// # Panics
127 ///
128 /// Panics if called from a panicking thread.
129 ///
130 /// # Examples
131 ///
132 /// The following will print "Normal panic":
133 ///
134 /// ```should_panic
135 /// use std::panic;
136 ///
137 /// panic::set_hook(Box::new(|_| {
138 ///     println!("Custom panic hook");
139 /// }));
140 ///
141 /// let _ = panic::take_hook();
142 ///
143 /// panic!("Normal panic");
144 /// ```
145 #[stable(feature = "panic_hooks", since = "1.10.0")]
146 pub fn take_hook() -> Box<dyn Fn(&PanicInfo<'_>) + 'static + Sync + Send> {
147     if thread::panicking() {
148         panic!("cannot modify the panic hook from a panicking thread");
149     }
150
151     unsafe {
152         HOOK_LOCK.write();
153         let hook = HOOK;
154         HOOK = Hook::Default;
155         HOOK_LOCK.write_unlock();
156
157         match hook {
158             Hook::Default => Box::new(default_hook),
159             Hook::Custom(ptr) => Box::from_raw(ptr),
160         }
161     }
162 }
163
164 fn default_hook(info: &PanicInfo<'_>) {
165     // If this is a double panic, make sure that we print a backtrace
166     // for this panic. Otherwise only print it if logging is enabled.
167     let backtrace_env = if update_panic_count(0) >= 2 {
168         RustBacktrace::Print(backtrace_rs::PrintFmt::Full)
169     } else {
170         backtrace::rust_backtrace_env()
171     };
172
173     // The current implementation always returns `Some`.
174     let location = info.location().unwrap();
175
176     let msg = match info.payload().downcast_ref::<&'static str>() {
177         Some(s) => *s,
178         None => match info.payload().downcast_ref::<String>() {
179             Some(s) => &s[..],
180             None => "Box<Any>",
181         }
182     };
183     let thread = thread_info::current_thread();
184     let name = thread.as_ref().and_then(|t| t.name()).unwrap_or("<unnamed>");
185
186     let write = |err: &mut dyn crate::io::Write| {
187         let _ = writeln!(err, "thread '{}' panicked at '{}', {}",
188                          name, msg, location);
189
190         static FIRST_PANIC: AtomicBool = AtomicBool::new(true);
191
192         match backtrace_env {
193             RustBacktrace::Print(format) => drop(backtrace::print(err, format)),
194             RustBacktrace::Disabled => {}
195             RustBacktrace::RuntimeDisabled => {
196                 if FIRST_PANIC.swap(false, Ordering::SeqCst) {
197                     let _ = writeln!(err, "note: run with `RUST_BACKTRACE=1` \
198                                            environment variable to display a backtrace.");
199                 }
200             }
201         }
202     };
203
204     if let Some(mut local) = set_panic(None) {
205         // NB. In `cfg(test)` this uses the forwarding impl
206         // for `Box<dyn (::realstd::io::Write) + Send>`.
207         write(&mut local);
208         set_panic(Some(local));
209     } else if let Some(mut out) = panic_output() {
210         write(&mut out);
211     }
212 }
213
214
215 #[cfg(not(test))]
216 #[doc(hidden)]
217 #[unstable(feature = "update_panic_count", issue = "0")]
218 pub fn update_panic_count(amt: isize) -> usize {
219     use crate::cell::Cell;
220     thread_local! { static PANIC_COUNT: Cell<usize> = Cell::new(0) }
221
222     PANIC_COUNT.with(|c| {
223         let next = (c.get() as isize + amt) as usize;
224         c.set(next);
225         next
226     })
227 }
228
229 #[cfg(test)]
230 pub use realstd::rt::update_panic_count;
231
232 /// Invoke a closure, capturing the cause of an unwinding panic if one occurs.
233 pub unsafe fn r#try<R, F: FnOnce() -> R>(f: F) -> Result<R, Box<dyn Any + Send>> {
234     union Data<F, R> {
235         f: ManuallyDrop<F>,
236         r: ManuallyDrop<R>,
237     }
238
239     // We do some sketchy operations with ownership here for the sake of
240     // performance. We can only  pass pointers down to
241     // `__rust_maybe_catch_panic` (can't pass objects by value), so we do all
242     // the ownership tracking here manually using a union.
243     //
244     // We go through a transition where:
245     //
246     // * First, we set the data to be the closure that we're going to call.
247     // * When we make the function call, the `do_call` function below, we take
248     //   ownership of the function pointer. At this point the `Data` union is
249     //   entirely uninitialized.
250     // * If the closure successfully returns, we write the return value into the
251     //   data's return slot. Note that `ptr::write` is used as it's overwriting
252     //   uninitialized data.
253     // * Finally, when we come back out of the `__rust_maybe_catch_panic` we're
254     //   in one of two states:
255     //
256     //      1. The closure didn't panic, in which case the return value was
257     //         filled in. We move it out of `data` and return it.
258     //      2. The closure panicked, in which case the return value wasn't
259     //         filled in. In this case the entire `data` union is invalid, so
260     //         there is no need to drop anything.
261     //
262     // Once we stack all that together we should have the "most efficient'
263     // method of calling a catch panic whilst juggling ownership.
264     let mut any_data = 0;
265     let mut any_vtable = 0;
266     let mut data = Data {
267         f: ManuallyDrop::new(f)
268     };
269
270     let r = __rust_maybe_catch_panic(do_call::<F, R>,
271                                      &mut data as *mut _ as *mut u8,
272                                      &mut any_data,
273                                      &mut any_vtable);
274
275     return if r == 0 {
276         debug_assert!(update_panic_count(0) == 0);
277         Ok(ManuallyDrop::into_inner(data.r))
278     } else {
279         update_panic_count(-1);
280         debug_assert!(update_panic_count(0) == 0);
281         Err(mem::transmute(raw::TraitObject {
282             data: any_data as *mut _,
283             vtable: any_vtable as *mut _,
284         }))
285     };
286
287     fn do_call<F: FnOnce() -> R, R>(data: *mut u8) {
288         unsafe {
289             let data = data as *mut Data<F, R>;
290             let data = &mut (*data);
291             let f = ManuallyDrop::take(&mut data.f);
292             data.r = ManuallyDrop::new(f());
293         }
294     }
295 }
296
297 /// Determines whether the current thread is unwinding because of panic.
298 pub fn panicking() -> bool {
299     update_panic_count(0) != 0
300 }
301
302 /// The entry point for panicking with a formatted message.
303 ///
304 /// This is designed to reduce the amount of code required at the call
305 /// site as much as possible (so that `panic!()` has as low an impact
306 /// on (e.g.) the inlining of other functions as possible), by moving
307 /// the actual formatting into this shared place.
308 #[unstable(feature = "libstd_sys_internals",
309            reason = "used by the panic! macro",
310            issue = "0")]
311 #[cold]
312 // If panic_immediate_abort, inline the abort call,
313 // otherwise avoid inlining because of it is cold path.
314 #[cfg_attr(not(feature="panic_immediate_abort"),inline(never))]
315 #[cfg_attr(    feature="panic_immediate_abort" ,inline)]
316 pub fn begin_panic_fmt(msg: &fmt::Arguments<'_>,
317                        file_line_col: &(&'static str, u32, u32)) -> ! {
318     if cfg!(feature = "panic_immediate_abort") {
319         unsafe { intrinsics::abort() }
320     }
321
322     // Just package everything into a `PanicInfo` and continue like libcore panics.
323     let (file, line, col) = *file_line_col;
324     let location = Location::internal_constructor(file, line, col);
325     let info = PanicInfo::internal_constructor(Some(msg), &location);
326     begin_panic_handler(&info)
327 }
328
329 /// Entry point of panics from the libcore crate (`panic_impl` lang item).
330 #[cfg_attr(not(test), panic_handler)]
331 #[unwind(allowed)]
332 pub fn begin_panic_handler(info: &PanicInfo<'_>) -> ! {
333     struct PanicPayload<'a> {
334         inner: &'a fmt::Arguments<'a>,
335         string: Option<String>,
336     }
337
338     impl<'a> PanicPayload<'a> {
339         fn new(inner: &'a fmt::Arguments<'a>) -> PanicPayload<'a> {
340             PanicPayload { inner, string: None }
341         }
342
343         fn fill(&mut self) -> &mut String {
344             use crate::fmt::Write;
345
346             let inner = self.inner;
347             // Lazily, the first time this gets called, run the actual string formatting.
348             self.string.get_or_insert_with(|| {
349                 let mut s = String::new();
350                 drop(s.write_fmt(*inner));
351                 s
352             })
353         }
354     }
355
356     unsafe impl<'a> BoxMeUp for PanicPayload<'a> {
357         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
358             let contents = mem::take(self.fill());
359             Box::into_raw(Box::new(contents))
360         }
361
362         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
363             self.fill()
364         }
365     }
366
367     // We do two allocations here, unfortunately. But (a) they're
368     // required with the current scheme, and (b) we don't handle
369     // panic + OOM properly anyway (see comment in begin_panic
370     // below).
371
372     let loc = info.location().unwrap(); // The current implementation always returns Some
373     let msg = info.message().unwrap(); // The current implementation always returns Some
374     let file_line_col = (loc.file(), loc.line(), loc.column());
375     rust_panic_with_hook(
376         &mut PanicPayload::new(msg),
377         info.message(),
378         &file_line_col);
379 }
380
381 /// This is the entry point of panicking for the non-format-string variants of
382 /// panic!() and assert!(). In particular, this is the only entry point that supports
383 /// arbitrary payloads, not just format strings.
384 #[unstable(feature = "libstd_sys_internals",
385            reason = "used by the panic! macro",
386            issue = "0")]
387 #[cfg_attr(not(test), lang = "begin_panic")] // lang item for CTFE panic support
388 // never inline unless panic_immediate_abort to avoid code
389 // bloat at the call sites as much as possible
390 #[cfg_attr(not(feature="panic_immediate_abort"),inline(never))]
391 #[cold]
392 pub fn begin_panic<M: Any + Send>(msg: M, file_line_col: &(&'static str, u32, u32)) -> ! {
393     if cfg!(feature = "panic_immediate_abort") {
394         unsafe { intrinsics::abort() }
395     }
396
397     // Note that this should be the only allocation performed in this code path.
398     // Currently this means that panic!() on OOM will invoke this code path,
399     // but then again we're not really ready for panic on OOM anyway. If
400     // we do start doing this, then we should propagate this allocation to
401     // be performed in the parent of this thread instead of the thread that's
402     // panicking.
403
404     rust_panic_with_hook(&mut PanicPayload::new(msg), None, file_line_col);
405
406     struct PanicPayload<A> {
407         inner: Option<A>,
408     }
409
410     impl<A: Send + 'static> PanicPayload<A> {
411         fn new(inner: A) -> PanicPayload<A> {
412             PanicPayload { inner: Some(inner) }
413         }
414     }
415
416     unsafe impl<A: Send + 'static> BoxMeUp for PanicPayload<A> {
417         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
418             let data = match self.inner.take() {
419                 Some(a) => Box::new(a) as Box<dyn Any + Send>,
420                 None => process::abort(),
421             };
422             Box::into_raw(data)
423         }
424
425         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
426             match self.inner {
427                 Some(ref a) => a,
428                 None => process::abort(),
429             }
430         }
431     }
432 }
433
434 /// Central point for dispatching panics.
435 ///
436 /// Executes the primary logic for a panic, including checking for recursive
437 /// panics, panic hooks, and finally dispatching to the panic runtime to either
438 /// abort or unwind.
439 fn rust_panic_with_hook(payload: &mut dyn BoxMeUp,
440                         message: Option<&fmt::Arguments<'_>>,
441                         file_line_col: &(&str, u32, u32)) -> ! {
442     let (file, line, col) = *file_line_col;
443
444     let panics = update_panic_count(1);
445
446     // If this is the third nested call (e.g., panics == 2, this is 0-indexed),
447     // the panic hook probably triggered the last panic, otherwise the
448     // double-panic check would have aborted the process. In this case abort the
449     // process real quickly as we don't want to try calling it again as it'll
450     // probably just panic again.
451     if panics > 2 {
452         util::dumb_print(format_args!("thread panicked while processing \
453                                        panic. aborting.\n"));
454         unsafe { intrinsics::abort() }
455     }
456
457     unsafe {
458         let location = Location::internal_constructor(file, line, col);
459         let mut info = PanicInfo::internal_constructor(message, &location);
460         HOOK_LOCK.read();
461         match HOOK {
462             // Some platforms (like wasm) know that printing to stderr won't ever actually
463             // print anything, and if that's the case we can skip the default
464             // hook. Since string formatting happens lazily when calling `payload`
465             // methods, this means we avoid formatting the string at all!
466             // (The panic runtime might still call `payload.take_box()` though and trigger
467             // formatting.)
468             Hook::Default if panic_output().is_none() => {}
469             Hook::Default => {
470                 info.set_payload(payload.get());
471                 default_hook(&info);
472             }
473             Hook::Custom(ptr) => {
474                 info.set_payload(payload.get());
475                 (*ptr)(&info);
476             }
477         };
478         HOOK_LOCK.read_unlock();
479     }
480
481     if panics > 1 {
482         // If a thread panics while it's already unwinding then we
483         // have limited options. Currently our preference is to
484         // just abort. In the future we may consider resuming
485         // unwinding or otherwise exiting the thread cleanly.
486         util::dumb_print(format_args!("thread panicked while panicking. \
487                                        aborting.\n"));
488         unsafe { intrinsics::abort() }
489     }
490
491     rust_panic(payload)
492 }
493
494 /// This is the entry point for `resume_unwind`.
495 /// It just forwards the payload to the panic runtime.
496 pub fn rust_panic_without_hook(payload: Box<dyn Any + Send>) -> ! {
497     update_panic_count(1);
498
499     struct RewrapBox(Box<dyn Any + Send>);
500
501     unsafe impl BoxMeUp for RewrapBox {
502         fn take_box(&mut self) -> *mut (dyn Any + Send) {
503             Box::into_raw(mem::replace(&mut self.0, Box::new(())))
504         }
505
506         fn get(&mut self) -> &(dyn Any + Send) {
507             &*self.0
508         }
509     }
510
511     rust_panic(&mut RewrapBox(payload))
512 }
513
514 /// An unmangled function (through `rustc_std_internal_symbol`) on which to slap
515 /// yer breakpoints.
516 #[inline(never)]
517 #[cfg_attr(not(test), rustc_std_internal_symbol)]
518 fn rust_panic(mut msg: &mut dyn BoxMeUp) -> ! {
519     let code = unsafe {
520         let obj = &mut msg as *mut &mut dyn BoxMeUp;
521         __rust_start_panic(obj as usize)
522     };
523     rtabort!("failed to initiate panic, error {}", code)
524 }