Work around MinGW mangling of "host:/path"
[msysgit/historical-msysgit.git] / lib / perl5 / 5.6.1 / pods / perlguts.pod
blob9993cc114ea638761e0704972bc983f1f7753317
1 =head1 NAME
3 perlguts - Introduction to the Perl API
5 =head1 DESCRIPTION
7 This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
8 containing some info on the basic workings of the Perl core. It is far
9 from complete and probably contains many errors. Please refer any
10 questions or comments to the author below.
12 =head1 Variables
14 =head2 Datatypes
16 Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
18     SV  Scalar Value
19     AV  Array Value
20     HV  Hash Value
22 Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
24 =head2 What is an "IV"?
26 Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
27 guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
28 Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
30 Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
31 least 32-bits and 16-bits long, respectively. (Again, there are U32 and U16,
32 as well.)
34 =head2 Working with SVs
36 An SV can be created and loaded with one command.  There are four types of
37 values that can be loaded: an integer value (IV), a double (NV),
38 a string (PV), and another scalar (SV).
40 The six routines are:
42     SV*  newSViv(IV);
43     SV*  newSVnv(double);
44     SV*  newSVpv(const char*, int);
45     SV*  newSVpvn(const char*, int);
46     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
47     SV*  newSVsv(SV*);
49 To change the value of an *already-existing* SV, there are seven routines:
51     void  sv_setiv(SV*, IV);
52     void  sv_setuv(SV*, UV);
53     void  sv_setnv(SV*, double);
54     void  sv_setpv(SV*, const char*);
55     void  sv_setpvn(SV*, const char*, int)
56     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
57     void  sv_setpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
58     void  sv_setsv(SV*, SV*);
60 Notice that you can choose to specify the length of the string to be
61 assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
62 allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
63 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
64 determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
65 string terminating with a NUL character.
67 The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
68 formatted output becomes the value.
70 C<sv_setpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
71 either a pointer to a variable argument list or the address and length of
72 an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
73 boolean is true, then locale-specific information has been used to format
74 the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
75 L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
76 important.  Note that this function requires you to specify the length of
77 the format.
79 STRLEN is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
80 config.h) guaranteed to be large enough to represent the size of 
81 any string that perl can handle.
83 The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
84 that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
86 All SVs that contain strings should be terminated with a NUL character.
87 If it is not NUL-terminated there is a risk of
88 core dumps and corruptions from code which passes the string to C
89 functions or system calls which expect a NUL-terminated string.
90 Perl's own functions typically add a trailing NUL for this reason.
91 Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
92 in an SV to a C function or system call.
94 To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
96     SvIV(SV*)
97     SvUV(SV*)
98     SvNV(SV*)
99     SvPV(SV*, STRLEN len)
100     SvPV_nolen(SV*)
102 which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
103 or string.
105 In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
106 variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
107 not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
108 Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
109 used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
110 be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
111 that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
112 might not be terminated by a NUL.
114 Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
115 len);>. It might work with your compiler, but it won't work for everyone.
116 Break this sort of statement up into separate assignments:
118         SV *s;
119         STRLEN len;
120         char * ptr;
121         ptr = SvPV(s, len);
122         foo(ptr, len);
124 If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
126     SvTRUE(SV*)
128 Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
129 Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
131     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
133 which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
134 call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
135 decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
136 add a byte for the a trailing NUL (perl's own string functions typically do
137 C<SvGROW(sv, len + 1)>).
139 If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
140 in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
142     SvIOK(SV*)
143     SvNOK(SV*)
144     SvPOK(SV*)
146 You can get and set the current length of the string stored in an SV with
147 the following macros:
149     SvCUR(SV*)
150     SvCUR_set(SV*, I32 val)
152 You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
153 with the macro:
155     SvEND(SV*)
157 But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
159 If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
160 you can use the following functions:
162     void  sv_catpv(SV*, const char*);
163     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
164     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
165     void  sv_catpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
166     void  sv_catsv(SV*, SV*);
168 The first function calculates the length of the string to be appended by
169 using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
170 yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
171 appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
172 You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
173 va_list argument. The fifth function extends the string stored in the first
174 SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
175 to be interpreted as a string.
177 The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
178 have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
180 If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
181 by using the following:
183     SV*  get_sv("package::varname", FALSE);
185 This returns NULL if the variable does not exist.
187 If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
188 you can call:
190     SvOK(SV*)
192 The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.  Its
193 address can be used whenever an C<SV*> is needed.
195 There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain Boolean
196 TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their addresses can
197 be used whenever an C<SV*> is needed.
199 Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
200 Take this code:
202     SV* sv = (SV*) 0;
203     if (I-am-to-return-a-real-value) {
204             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
205     }
206     sv_setsv(ST(0), sv);
208 This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
209 return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
210 pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
211 bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the first
212 line and all will be well.
214 To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
215 call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
217 =head2 Offsets
219 Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
220 from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
221 somewhere inside the the PV, and it discards everything before the
222 pointer. The efficiency comes by means of a little hack: instead of
223 actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
224 (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
225 effect, and it puts the number of bytes chopped off into the IV field
226 of the SV. It then moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward that
227 many bytes, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>. 
229 Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
230 at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
231 into the middle of this allocated storage.
233 This is best demonstrated by example:
235   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a="12345"; $a=~s/.//; Dump($a)'
236   SV = PVIV(0x8128450) at 0x81340f0
237     REFCNT = 1
238     FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
239     IV = 1  (OFFSET)
240     PV = 0x8135781 ( "1" . ) "2345"\0
241     CUR = 4
242     LEN = 5
244 Here the number of bytes chopped off (1) is put into IV, and
245 C<Devel::Peek::Dump> helpfully reminds us that this is an offset. The
246 portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
247 shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
248 the fake beginning, not the real one.
250 Something similar to the offset hack is perfomed on AVs to enable
251 efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
252 C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
253 Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array. These are
254 usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
255 increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvLEN>.
256 Again, the location of the real start of the C array only comes into
257 play when freeing the array. See C<av_shift> in F<av.c>.
259 =head2 What's Really Stored in an SV?
261 Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
262 to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
263 usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
264 macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
265 integer/double to string.
267 If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
268 pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
270     SvIOKp(SV*)
271     SvNOKp(SV*)
272     SvPOKp(SV*)
274 These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
275 stored in your SV.  The "p" stands for private.
277 In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
279 =head2 Working with AVs
281 There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
282 empty AV:
284     AV*  newAV();
286 The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
288     AV*  av_make(I32 num, SV **ptr);
290 The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
291 AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
293 Once the AV has been created, the following operations are possible on AVs:
295     void  av_push(AV*, SV*);
296     SV*   av_pop(AV*);
297     SV*   av_shift(AV*);
298     void  av_unshift(AV*, I32 num);
300 These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
301 This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
302 value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
303 to these new elements.
305 Here are some other functions:
307     I32   av_len(AV*);
308     SV**  av_fetch(AV*, I32 key, I32 lval);
309     SV**  av_store(AV*, I32 key, SV* val);
311 The C<av_len> function returns the highest index value in array (just
312 like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
313 C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
314 is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
315 The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
316 not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
317 for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
318 have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
319 C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
320 return value.
322     void  av_clear(AV*);
323     void  av_undef(AV*);
324     void  av_extend(AV*, I32 key);
326 The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
327 does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
328 delete all the elements in the array plus the array itself.  The
329 C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
330 elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
331 then nothing is done.
333 If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
334 by using the following:
336     AV*  get_av("package::varname", FALSE);
338 This returns NULL if the variable does not exist.
340 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
341 information on how to use the array access functions on tied arrays.
343 =head2 Working with HVs
345 To create an HV, you use the following routine:
347     HV*  newHV();
349 Once the HV has been created, the following operations are possible on HVs:
351     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
352     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
354 The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
355 you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
356 length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
357 scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
358 you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
359 indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
360 which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
361 key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
363 Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
364 C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
365 value.  However, you should check to make sure that the return value is
366 not NULL before dereferencing it.
368 These two functions check if a hash table entry exists, and deletes it.
370     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
371     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
373 If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
374 create and return a mortal copy of the deleted value.
376 And more miscellaneous functions:
378     void   hv_clear(HV*);
379     void   hv_undef(HV*);
381 Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
382 table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
383 both the entries and the hash table itself.
385 Perl keeps the actual data in linked list of structures with a typedef of HE.
386 These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
387 overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
388 once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
389 specified below.
391     I32    hv_iterinit(HV*);
392             /* Prepares starting point to traverse hash table */
393     HE*    hv_iternext(HV*);
394             /* Get the next entry, and return a pointer to a
395                structure that has both the key and value */
396     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
397             /* Get the key from an HE structure and also return
398                the length of the key string */
399     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
400             /* Return a SV pointer to the value of the HE
401                structure */
402     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
403             /* This convenience routine combines hv_iternext,
404                hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
405                arguments are return values for the key and its
406                length.  The value is returned in the SV* argument */
408 If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
409 by using the following:
411     HV*  get_hv("package::varname", FALSE);
413 This returns NULL if the variable does not exist.
415 The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH(hash, key, klen)> macro:
417     hash = 0;
418     while (klen--)
419         hash = (hash * 33) + *key++;
420     hash = hash + (hash >> 5);                  /* after 5.6 */
422 The last step was added in version 5.6 to improve distribution of
423 lower bits in the resulting hash value.
425 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
426 information on how to use the hash access functions on tied hashes.
428 =head2 Hash API Extensions
430 Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
432     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
433     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
435     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
436     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
438     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
440 Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
441 of extension code that deals with hash structures.  These functions
442 also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
443 you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
445 They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
446 use more efficient (since the hash number for a particular string
447 doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
448 descriptions.
450 The following macros must always be used to access the contents of hash
451 entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
452 variables, since they may get evaluated more than once.  See
453 L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
455     HePV(HE* he, STRLEN len)
456     HeVAL(HE* he)
457     HeHASH(HE* he)
458     HeSVKEY(HE* he)
459     HeSVKEY_force(HE* he)
460     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
462 These two lower level macros are defined, but must only be used when
463 dealing with keys that are not C<SV*>s:
465     HeKEY(HE* he)
466     HeKLEN(HE* he)
468 Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
469 reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
470 If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
471 decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
473 =head2 References
475 References are a special type of scalar that point to other data types
476 (including references).
478 To create a reference, use either of the following functions:
480     SV* newRV_inc((SV*) thing);
481     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
483 The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
484 functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
485 count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
486 reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
488 Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
489 the reference:
491     SvRV(SV*)
493 then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
494 C<AV*> or C<HV*>, if required.
496 To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
498     SvROK(SV*)
500 To discover what type of value the reference refers to, use the following
501 macro and then check the return value.
503     SvTYPE(SvRV(SV*))
505 The most useful types that will be returned are:
507     SVt_IV    Scalar
508     SVt_NV    Scalar
509     SVt_PV    Scalar
510     SVt_RV    Scalar
511     SVt_PVAV  Array
512     SVt_PVHV  Hash
513     SVt_PVCV  Code
514     SVt_PVGV  Glob (possible a file handle)
515     SVt_PVMG  Blessed or Magical Scalar
517     See the sv.h header file for more details.
519 =head2 Blessed References and Class Objects
521 References are also used to support object-oriented programming.  In the
522 OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
523 package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
524 to access the various methods in the class.
526 A reference can be blessed into a package with the following function:
528     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
530 The C<sv> argument must be a reference.  The C<stash> argument specifies
531 which class the reference will belong to.  See
532 L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
534 /* Still under construction */
536 Upgrades rv to reference if not already one.  Creates new SV for rv to
537 point to.  If C<classname> is non-null, the SV is blessed into the specified
538 class.  SV is returned.
540         SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
542 Copies integer or double into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed
543 if C<classname> is non-null.
545         SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
546         SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
548 Copies the pointer value (I<the address, not the string!>) into an SV whose
549 reference is rv.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
551         SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, PV iv);
553 Copies string into an SV whose reference is C<rv>.  Set length to 0 to let
554 Perl calculate the string length.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
556         SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, PV iv, STRLEN length);
558 Tests whether the SV is blessed into the specified class.  It does not
559 check inheritance relationships.
561         int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
563 Tests whether the SV is a reference to a blessed object.
565         int  sv_isobject(SV* sv);
567 Tests whether the SV is derived from the specified class. SV can be either
568 a reference to a blessed object or a string containing a class name. This
569 is the function implementing the C<UNIVERSAL::isa> functionality.
571         bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
573 To check if you've got an object derived from a specific class you have 
574 to write:
576         if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
578 =head2 Creating New Variables
580 To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
581 your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
583     SV*  get_sv("package::varname", TRUE);
584     AV*  get_av("package::varname", TRUE);
585     HV*  get_hv("package::varname", TRUE);
587 Notice the use of TRUE as the second parameter.  The new variable can now
588 be set, using the routines appropriate to the data type.
590 There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
591 C<TRUE> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
593     GV_ADDMULTI Marks the variable as multiply defined, thus preventing the
594                 "Name <varname> used only once: possible typo" warning.
595     GV_ADDWARN  Issues the warning "Had to create <varname> unexpectedly" if
596                 the variable did not exist before the function was called.
598 If you do not specify a package name, the variable is created in the current
599 package.
601 =head2 Reference Counts and Mortality
603 Perl uses an reference count-driven garbage collection mechanism. SVs,
604 AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
605 reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
606 then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
608 This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
609 undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
610 overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
611 manipulated with the following macros:
613     int SvREFCNT(SV* sv);
614     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
615     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
617 However, there is one other function which manipulates the reference
618 count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
619 creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
620 it increments the argument's reference count.  If this is not what
621 you want, use C<newRV_noinc> instead.
623 For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
624 Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
625 count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
626 This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
627 SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
628 return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
629 But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
630 reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
631 The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
632 terminates.  This is a memory leak.
634 The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
635 C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
636 the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
637 stopping any memory leak.
639 There are some convenience functions available that can help with the
640 destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
641 An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
642 but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
643 term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
644 an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
645 reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
646 See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
648 "Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
649 However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
650 later be decremented twice.
652 You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
653 can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
654 or if you make a variable mortal multiple times.
656 To create a mortal variable, use the functions:
658     SV*  sv_newmortal()
659     SV*  sv_2mortal(SV*)
660     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
662 The first call creates a mortal SV, the second converts an existing
663 SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
664 third creates a mortal copy of an existing SV.
666 The mortal routines are not just for SVs -- AVs and HVs can be
667 made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
668 C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
670 =head2 Stashes and Globs
672 A "stash" is a hash that contains all of the different objects that
673 are contained within a package.  Each key of the stash is a symbol
674 name (shared by all the different types of objects that have the same
675 name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
676 in turn contains references to the various objects of that name,
677 including (but not limited to) the following:
679     Scalar Value
680     Array Value
681     Hash Value
682     I/O Handle
683     Format
684     Subroutine
686 There is a single stash called "PL_defstash" that holds the items that exist
687 in the "main" package.  To get at the items in other packages, append the
688 string "::" to the package name.  The items in the "Foo" package are in
689 the stash "Foo::" in PL_defstash.  The items in the "Bar::Baz" package are
690 in the stash "Baz::" in "Bar::"'s stash.
692 To get the stash pointer for a particular package, use the function:
694     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 create)
695     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 create)
697 The first function takes a literal string, the second uses the string stored
698 in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
699 C<HV*>.  The C<create> flag will create a new package if it is set.
701 The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
702 you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
703 packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
704 language itself.
706 Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
707 out the stash pointer by using:
709     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
711 then use the following to get the package name itself:
713     char*  HvNAME(HV* stash);
715 If you need to bless or re-bless an object you can use the following
716 function:
718     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
720 where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
721 argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
722 as any other SV.
724 For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
726 =head2 Double-Typed SVs
728 Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
729 double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
730 actual scalar data from the stored type into the requested type.
732 Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
733 example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
734 or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
736 To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
737 C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
738 so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
739 four macros to set the flags are:
741         SvIOK_on
742         SvNOK_on
743         SvPOK_on
744         SvROK_on
746 The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
747 you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
748 only the bit for the particular type of data being set, and turns off
749 all the rest.
751 For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
752 both the numeric and descriptive string error values, you could use the
753 following code:
755     extern int  dberror;
756     extern char *dberror_list;
758     SV* sv = get_sv("dberror", TRUE);
759     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
760     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
761     SvIOK_on(sv);
763 If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
764 macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
766 =head2 Magic Variables
768 [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
769 bills.  Everything not permitted is forbidden.]
771 Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
772 SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
773 linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
775     struct magic {
776         MAGIC*      mg_moremagic;
777         MGVTBL*     mg_virtual;
778         U16         mg_private;
779         char        mg_type;
780         U8          mg_flags;
781         SV*         mg_obj;
782         char*       mg_ptr;
783         I32         mg_len;
784     };
786 Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
788 =head2 Assigning Magic
790 Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
792     void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
794 The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
795 feature.
797 If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
798 set the C<SVt_PVMG> flag for the C<sv>.  Perl then continues by adding
799 it to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior
800 entry of the same type of magic is deleted.  Note that this can be
801 overridden, and multiple instances of the same type of magic can be
802 associated with an SV.
804 The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
805 the magic, typically the name of a variable. C<namlen> is stored in the
806 C<mg_len> field and if C<name> is non-null and C<namlen> >= 0 a malloc'd
807 copy of the name is stored in C<mg_ptr> field.
809 The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
810 "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
811 See the "Magic Virtual Table" section below.  The C<how> argument is also
812 stored in the C<mg_type> field.
814 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
815 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
816 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
817 the C<how> argument is "#", or if it is a NULL pointer, then C<obj> is
818 merely stored, without the reference count being incremented.
820 There is also a function to add magic to an C<HV>:
822     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
824 This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
826 To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
828     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
830 The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
831 was initially made magical.
833 =head2 Magic Virtual Tables
835 The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to a
836 C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
837 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
838 applied to that variable.
840 The C<MGVTBL> has five pointers to the following routine types:
842     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
843     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
844     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
845     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
846     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
848 This MGVTBL structure is set at compile-time in C<perl.h> and there are
849 currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
850 structures contain pointers to various routines that perform additional
851 actions depending on which function is being called.
853     Function pointer    Action taken
854     ----------------    ------------
855     svt_get             Do something after the value of the SV is retrieved.
856     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
857     svt_len             Report on the SV's length.
858     svt_clear           Clear something the SV represents.
859     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
861 For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
862 to an C<mg_type> of '\0') contains:
864     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
866 Thus, when an SV is determined to be magical and of type '\0', if a get
867 operation is being performed, the routine C<magic_get> is called.  All
868 the various routines for the various magical types begin with C<magic_>.
869 NOTE: the magic routines are not considered part of the Perl API, and may
870 not be exported by the Perl library.
872 The current kinds of Magic Virtual Tables are:
874     mg_type  MGVTBL              Type of magic
875     -------  ------              ----------------------------
876     \0       vtbl_sv             Special scalar variable
877     A        vtbl_amagic         %OVERLOAD hash
878     a        vtbl_amagicelem     %OVERLOAD hash element
879     c        (none)              Holds overload table (AMT) on stash
880     B        vtbl_bm             Boyer-Moore (fast string search)
881     D        vtbl_regdata        Regex match position data (@+ and @- vars)
882     d        vtbl_regdatum       Regex match position data element
883     E        vtbl_env            %ENV hash
884     e        vtbl_envelem        %ENV hash element
885     f        vtbl_fm             Formline ('compiled' format)
886     g        vtbl_mglob          m//g target / study()ed string
887     I        vtbl_isa            @ISA array
888     i        vtbl_isaelem        @ISA array element
889     k        vtbl_nkeys          scalar(keys()) lvalue
890     L        (none)              Debugger %_<filename 
891     l        vtbl_dbline         Debugger %_<filename element
892     o        vtbl_collxfrm       Locale transformation
893     P        vtbl_pack           Tied array or hash
894     p        vtbl_packelem       Tied array or hash element
895     q        vtbl_packelem       Tied scalar or handle
896     S        vtbl_sig            %SIG hash
897     s        vtbl_sigelem        %SIG hash element
898     t        vtbl_taint          Taintedness
899     U        vtbl_uvar           Available for use by extensions
900     v        vtbl_vec            vec() lvalue
901     x        vtbl_substr         substr() lvalue
902     y        vtbl_defelem        Shadow "foreach" iterator variable /
903                                   smart parameter vivification
904     *        vtbl_glob           GV (typeglob)
905     #        vtbl_arylen         Array length ($#ary)
906     .        vtbl_pos            pos() lvalue
907     ~        (none)              Available for use by extensions
909 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
910 uppercase letter is used to represent some kind of composite type (a list
911 or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element of
912 that composite type.
914 The '~' and 'U' magic types are defined specifically for use by
915 extensions and will not be used by perl itself.  Extensions can use
916 '~' magic to 'attach' private information to variables (typically
917 objects).  This is especially useful because there is no way for
918 normal perl code to corrupt this private information (unlike using
919 extra elements of a hash object).
921 Similarly, 'U' magic can be used much like tie() to call a C function
922 any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
923 C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
925     struct ufuncs {
926         I32 (*uf_val)(IV, SV*);
927         I32 (*uf_set)(IV, SV*);
928         IV uf_index;
929     };
931 When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
932 function will be called with C<uf_index> as the first arg and a
933 pointer to the SV as the second.  A simple example of how to add 'U'
934 magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
935 sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
937     void
938     Umagic(sv)
939         SV *sv;
940     PREINIT:
941         struct ufuncs uf;
942     CODE:
943         uf.uf_val   = &my_get_fn;
944         uf.uf_set   = &my_set_fn;
945         uf.uf_index = 0;
946         sv_magic(sv, 0, 'U', (char*)&uf, sizeof(uf));
948 Note that because multiple extensions may be using '~' or 'U' magic,
949 it is important for extensions to take extra care to avoid conflict.
950 Typically only using the magic on objects blessed into the same class
951 as the extension is sufficient.  For '~' magic, it may also be
952 appropriate to add an I32 'signature' at the top of the private data
953 area and check that.
955 Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
956 earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
957 be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
958 calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
959 C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
960 C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
961 obtained from external sources in functions that don't handle magic.
962 See L<perlapi> for a description of these functions.
963 For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
964 followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
965 since their implementation handles 'get' magic.
967 =head2 Finding Magic
969     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
971 This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
972 If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
973 if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
975     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
977 This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
978 field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
979 the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
981 =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
983 Tied hashes and arrays are magical beasts of the 'P' magic type.
985 WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
986 access functions requires understanding a few caveats.  Some
987 of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
988 in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
989 you find yourself actually applying such information in this section, be
990 aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
992 The perl tie function associates a variable with an object that implements
993 the various GET, SET etc methods.  To perform the equivalent of the perl
994 tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
995 carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
996 creates a second hash which it blesses into the class which will implement
997 the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
998 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
999 TIEHASH method in the MyTie class -
1000 see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
1001 to do this.
1003     SV*
1004     mytie()
1005     PREINIT:
1006         HV *hash;
1007         HV *stash;
1008         SV *tie;
1009     CODE:
1010         hash = newHV();
1011         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
1012         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
1013         sv_bless(tie, stash);
1014         hv_magic(hash, tie, 'P');
1015         RETVAL = newRV_noinc(hash);
1016     OUTPUT:
1017         RETVAL
1019 The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
1020 copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
1021 C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
1022 actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
1023 C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
1024 C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
1025 TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
1026 C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
1027 leak. [/MAYCHANGE]
1029 The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
1030 C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
1032 C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
1033 C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
1034 has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
1035 need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
1036 need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
1037 the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
1038 you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
1039 a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
1040 method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
1042 [MAYCHANGE]
1043 In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
1044 fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
1045 merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
1046 "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
1047 do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
1048 the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
1049 and hashes.
1051 Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
1052 functions requires the user to be aware of whether they are operating on
1053 "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
1054 changed to provide more transparent access to both tied and normal data
1055 types in future versions.
1056 [/MAYCHANGE]
1058 You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
1059 are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
1060 and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
1061 about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
1062 the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
1063 This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
1064 substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
1065 will not be insignificant.
1067 =head2 Localizing changes
1069 Perl has a very handy construction
1071   {
1072     local $var = 2;
1073     ...
1074   }
1076 This construction is I<approximately> equivalent to
1078   {
1079     my $oldvar = $var;
1080     $var = 2;
1081     ...
1082     $var = $oldvar;
1083   }
1085 The biggest difference is that the first construction would
1086 reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
1087 the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval> etc. It is a little bit
1088 more efficient as well.
1090 There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
1091 I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
1092 undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
1093 die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
1094 C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
1095 Such a construct may be created specially for some important localized
1096 task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
1097 subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
1098 used. (In the second case the overhead of additional localization must
1099 be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
1100 an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
1102 Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
1104 =over 4
1106 =item C<SAVEINT(int i)>
1108 =item C<SAVEIV(IV i)>
1110 =item C<SAVEI32(I32 i)>
1112 =item C<SAVELONG(long i)>
1114 These macros arrange things to restore the value of integer variable
1115 C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
1117 =item C<SAVESPTR(s)>
1119 =item C<SAVEPPTR(p)>
1121 These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
1122 C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
1123 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
1124 and back.
1126 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
1128 The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
1129 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
1130 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
1131 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
1132 C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
1133 lifetimes can be wildly different.
1135 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
1137 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
1139 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
1140 scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
1141 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
1142 live scope has finished executing.
1144 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
1146 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
1148 =item C<SAVEFREEPV(p)>
1150 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
1151 end of I<pseudo-block>.
1153 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
1155 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
1156 the end of I<pseudo-block>.
1158 =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
1160 The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
1161 string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
1162 short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
1163 this:
1165   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
1167 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
1169 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1170 only argument C<p>.
1172 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
1174 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1175 implicit context argument (if any), and C<p>.
1177 =item C<SAVESTACK_POS()>
1179 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
1180 at the end of I<pseudo-block>.
1182 =back
1184 The following API list contains functions, thus one needs to
1185 provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
1186 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar 
1187 function takes C<int *>.
1189 =over 4
1191 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
1193 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
1195 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
1197 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
1199 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
1201 =item C<void save_item(SV *item)>
1203 Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
1204 C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
1205 using the stored value.
1207 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
1209 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
1210 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
1212 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
1214 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate a C<SV *>.
1216 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
1218 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
1220 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
1222 =back
1224 The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
1225 I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
1226 the containing scope should take a look there too.
1228 =head1 Subroutines
1230 =head2 XSUBs and the Argument Stack
1232 The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
1233 An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
1234 program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
1236 The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
1237 the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
1238 Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
1239 an C<SV*> is used.
1241 Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
1242 the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
1243 argument stack is not already long enough to handle all the return values.
1244 An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
1245 two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
1247 To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
1248 extended using the macro:
1250     EXTEND(SP, num);
1252 where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
1253 and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
1255 Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using the
1256 macros to push IVs, doubles, strings, and SV pointers respectively:
1258     PUSHi(IV)
1259     PUSHn(double)
1260     PUSHp(char*, I32)
1261     PUSHs(SV*)
1263 And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
1264 as in:
1266     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
1268 An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
1269 to use the macros:
1271     XPUSHi(IV)
1272     XPUSHn(double)
1273     XPUSHp(char*, I32)
1274     XPUSHs(SV*)
1276 These macros automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
1277 do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
1278 However, see L</Putting a C value on Perl stack>
1280 For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
1282 =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
1284 There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
1285 within a C program.  These four are:
1287     I32  call_sv(SV*, I32);
1288     I32  call_pv(const char*, I32);
1289     I32  call_method(const char*, I32);
1290     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
1292 The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
1293 contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
1294 reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
1295 that control the context in which the subroutine is called, whether
1296 or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
1297 trapped, and how to treat return values.
1299 All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
1300 on the Perl stack.
1302 These routines used to be called C<perl_call_sv> etc., before Perl v5.6.0,
1303 but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
1304 compatibility.
1306 When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
1307 must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
1308 functions:
1310     dSP
1311     SP
1312     PUSHMARK()
1313     PUTBACK
1314     SPAGAIN
1315     ENTER
1316     SAVETMPS
1317     FREETMPS
1318     LEAVE
1319     XPUSH*()
1320     POP*()
1322 For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
1323 consult L<perlcall>.
1325 =head2 Memory Allocation
1327 All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
1328 using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
1329 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
1330 used within perl.
1332 It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
1333 with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
1334 order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
1335 platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
1337     New(x, pointer, number, type);
1338     Newc(x, pointer, number, type, cast);
1339     Newz(x, pointer, number, type);
1341 These three macros are used to initially allocate memory.
1343 The first argument C<x> was a "magic cookie" that was used to keep track
1344 of who called the macro, to help when debugging memory problems.  However,
1345 the current code makes no use of this feature (most Perl developers now
1346 use run-time memory checkers), so this argument can be any number.
1348 The second argument C<pointer> should be the name of a variable that will
1349 point to the newly allocated memory.
1351 The third and fourth arguments C<number> and C<type> specify how many of
1352 the specified type of data structure should be allocated.  The argument
1353 C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newc>, C<cast>,
1354 should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
1355 argument.
1357 Unlike the C<New> and C<Newc> macros, the C<Newz> macro calls C<memzero>
1358 to zero out all the newly allocated memory.
1360     Renew(pointer, number, type);
1361     Renewc(pointer, number, type, cast);
1362     Safefree(pointer)
1364 These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
1365 piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
1366 match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
1367 "magic cookie" argument.
1369     Move(source, dest, number, type);
1370     Copy(source, dest, number, type);
1371     Zero(dest, number, type);
1373 These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
1374 memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
1375 destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
1376 instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
1377 function).
1379 =head2 PerlIO
1381 The most recent development releases of Perl has been experimenting with
1382 removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
1383 other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
1384 abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
1385 was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
1386 abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
1387 is being used.
1389 For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
1391 =head2 Putting a C value on Perl stack
1393 A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
1394 stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
1395 the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
1396 reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
1397 not constantly freed/created.
1399 Each of the targets is created only once (but see
1400 L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
1401 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
1402 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
1404 The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
1405 directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
1406 others, which use it via C<(X)PUSH[pni]>.
1408 Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
1409 values on the stack. The following code will not do what you think:
1411     XPUSHi(10);
1412     XPUSHi(20);
1414 This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
1415 the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
1416 At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
1417 and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
1418 to 20. If you need to push multiple different values, use C<XPUSHs>,
1419 which bypasses C<TARG>.
1421 On a related note, if you do use C<(X)PUSH[npi]>, then you're going to
1422 need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
1423 macros can make use of the local variable C<TARG>. 
1425 =head2 Scratchpads
1427 The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
1428 are created. The answer is that they are created when the current unit --
1429 a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
1430 subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
1431 array is created, which is called a scratchpad for the current
1432 unit.
1434 A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
1435 targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
1436 by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
1437 I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
1439 The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
1440 OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
1441 would not conflict with the expected life of the temporary.
1443 =head2 Scratchpads and recursion
1445 In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
1446 the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
1447 (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
1448 we need an extra level of indirection?
1450 The answer is B<recursion>, and maybe (sometime soon) B<threads>. Both
1451 these can create several execution pointers going into the same
1452 subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
1453 for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
1454 child), the parent and the child should have different
1455 scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
1457 So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
1458 On each entry to the subroutine it is checked that the current
1459 depth of the recursion is not more than the length of this array, and
1460 if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
1462 The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
1463 marked with correct flags.
1465 =head1 Compiled code
1467 =head2 Code tree
1469 Here we describe the internal form your code is converted to by
1470 Perl. Start with a simple example:
1472   $a = $b + $c;
1474 This is converted to a tree similar to this one:
1476              assign-to
1477            /           \
1478           +             $a
1479         /   \
1480       $b     $c
1482 (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
1483 parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
1484 There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
1485 which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
1486 example above it looks like:
1488      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
1490 But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
1491 some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
1492 contains more nodes than our simplified example, the execution order
1493 is the same as in our example.
1495 =head2 Examining the tree
1497 If you have your perl compiled for debugging (usually done with C<-D
1498 optimize=-g> on C<Configure> command line), you may examine the
1499 compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
1500 output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
1501 this:
1503     5           TYPE = add  ===> 6
1504                 TARG = 1
1505                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1506                 {
1507                     TYPE = null  ===> (4)
1508                       (was rv2sv)
1509                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1510                     {
1511     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
1512                         FLAGS = (SCALAR)
1513                         GV = main::b
1514                     }
1515                 }
1516                 {
1517                     TYPE = null  ===> (5)
1518                       (was rv2sv)
1519                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1520                     {
1521     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
1522                         FLAGS = (SCALAR)
1523                         GV = main::c
1524                     }
1525                 }
1527 This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
1528 not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
1529 children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
1530 of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
1532                    add
1533                  /     \
1534                null    null
1535                 |       |
1536                gvsv    gvsv
1538 The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
1539 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
1540 C<gvsv gvsv add whatever>.
1542 Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
1543 Perl core. The code which implements each operation can be found in the
1544 F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
1545 is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
1546 different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
1547 expect, and so has two children. To accommodate the various different
1548 numbers of children, there are various types of op data structure, and
1549 they link together in different ways.
1551 The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
1552 operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
1553 C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
1554 C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
1555 op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
1556 first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
1557 C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
1558 following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
1560 There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
1561 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
1562 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
1563 complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
1564 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
1565 have children in accordance with its former type.
1567 =head2 Compile pass 1: check routines
1569 The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
1570 the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
1571 the first pass of perl compilation.
1573 What makes this pass interesting for perl developers is that some
1574 optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
1575 so-called "check routines".  The correspondence between node names
1576 and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
1577 forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
1579 A check routine is called when the node is fully constructed except
1580 for the execution-order thread.  Since at this time there are no
1581 back-links to the currently constructed node, one can do most any
1582 operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
1583 new nodes above/below it.
1585 The check routine returns the node which should be inserted into the
1586 tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
1587 its argument).
1589 By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
1590 called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
1591 called from F<perly.y>).
1593 =head2 Compile pass 1a: constant folding
1595 Immediately after the check routine is called the returned node is
1596 checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
1597 judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
1598 node with the "return value" of the corresponding subtree is
1599 substituted instead.  The subtree is deleted.
1601 If constant folding was not performed, the execution-order thread is
1602 created.
1604 =head2 Compile pass 2: context propagation
1606 When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
1607 down through the tree.  At this time the context can have 5 values
1608 (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
1609 lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
1610 to bottom: a node's context determines the context for its children.
1612 Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
1613 Since at this moment the compile tree contains back-references (via
1614 "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
1615 optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
1616 of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
1618 =head2 Compile pass 3: peephole optimization
1620 After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
1621 is created, an additional pass over the code is performed. This pass
1622 is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
1623 additional complications for conditionals).  These optimizations are
1624 done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
1625 are subject to the same restrictions as in the pass 2.
1627 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
1629 To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
1630 functions which produce formatted output of internal data structures.
1632 The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
1633 for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
1634 C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
1635 module should already be familiar with its format. 
1637 C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
1638 derivatives, and produces output similiar to C<perl -Dx>; in fact,
1639 C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
1640 exactly like C<-Dx>.
1642 Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
1643 op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
1644 subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
1645 there is no op tree)
1647     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
1649     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
1651     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
1653     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
1655     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
1657     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
1659 and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
1660 the op tree of the main root.
1662 =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
1664 =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1666 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
1667 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
1668 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
1669 there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
1670 interpreters, with one interpreter represented either as a C++ object,
1671 a C structure, or inside a thread.  The thread, the C structure, or
1672 the C++ object will contain all the context, the state of that
1673 interpreter.
1675 Three macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY,
1676 USE_THREADS and PERL_OBJECT.  The MULTIPLICITY build has a C structure
1677 that packages all the interpreter state, there is a similar thread-specific
1678 data structure under USE_THREADS, and the (now deprecated) PERL_OBJECT
1679 build has a C++ class to maintain interpreter state.  In all three cases,
1680 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
1681 support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
1682 data structures.
1684 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
1685 C++ methods, subroutines taking some kind of structure as the first
1686 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
1687 enable these three very different ways of building the interpreter,
1688 the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
1689 use of macros and subroutine naming conventions.
1691 First problem: deciding which functions will be public API functions and
1692 which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private 
1693 (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
1694 "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
1695 part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a 
1696 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.  
1697 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you 
1698 think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via 
1699 L<perlbug> explaining why you think it should be.
1701 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
1702 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
1703 or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
1704 declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
1705 function used within the Perl guts:
1707   STATIC void
1708   S_incline(pTHX_ char *s)
1710 STATIC becomes "static" in C, and is #define'd to nothing in C++.
1712 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
1713 sanctioned for use in extensions) begins like this:
1715   void
1716   Perl_sv_setsv(pTHX_ SV* dsv, SV* ssv)
1718 C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
1719 details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
1720 or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
1721 The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
1722 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
1723 their variants.
1725 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
1726 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
1727 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
1728 after the context argument because other arguments follow it.  If
1729 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
1730 subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
1731 macro without the trailing underscore is used when there are no additional
1732 explicit arguments.
1734 When a core function calls another, it must pass the context.  This
1735 is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setsv>.  It expands into
1736 something like this:
1738     ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1739       define sv_setsv(a,b)      Perl_sv_setsv(aTHX_ a, b)
1740       /* can't do this for vararg functions, see below */
1741     else
1742       define sv_setsv           Perl_sv_setsv
1743     endif
1745 This works well, and means that XS authors can gleefully write:
1747     sv_setsv(foo, bar);
1749 and still have it work under all the modes Perl could have been
1750 compiled with.
1752 Under PERL_OBJECT in the core, that will translate to either:
1754     CPerlObj::Perl_sv_setsv(foo,bar);  # in CPerlObj functions,
1755                                        # C++ takes care of 'this'
1756   or
1758     pPerl->Perl_sv_setsv(foo,bar);     # in truly static functions,
1759                                        # see objXSUB.h
1761 Under PERL_OBJECT in extensions (aka PERL_CAPI), or under
1762 MULTIPLICITY/USE_THREADS with PERL_IMPLICIT_CONTEXT in both core
1763 and extensions, it will become:
1765     Perl_sv_setsv(aTHX_ foo, bar);     # the canonical Perl "API"
1766                                        # for all build flavors
1768 This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
1769 imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
1770 either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
1771 argument (the Perl core tends to do this with functions like
1772 Perl_warner), or use a context-free version.
1774 The context-free version of Perl_warner is called
1775 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
1776 it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
1777 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
1778 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
1779 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
1781 You can ignore [pad]THX[xo] when browsing the Perl headers/sources.
1782 Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
1783 need only be aware of [pad]THX.
1785 =head2 So what happened to dTHR?
1787 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
1788 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
1789 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
1790 later still have it for backward source compatibility, but it is defined
1791 to be a no-op.
1793 =head2 How do I use all this in extensions?
1795 When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
1796 any functions in the Perl API will need to pass the initial context
1797 argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
1798 such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
1799 built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
1801 There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
1802 which is also the default, in order to maintain source compatibility
1803 with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
1804 and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
1805 Thus, something like:
1807         sv_setsv(asv, bsv);
1809 in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
1810 in effect:
1812         Perl_sv_setsv(Perl_get_context(), asv, bsv);
1814 or to this otherwise:
1816         Perl_sv_setsv(asv, bsv);
1818 You have to do nothing new in your extension to get this; since
1819 the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
1820 work.
1822 The second, more efficient way is to use the following template for
1823 your Foo.xs:
1825         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1826         #include "EXTERN.h"
1827         #include "perl.h"
1828         #include "XSUB.h"
1830         static my_private_function(int arg1, int arg2);
1832         static SV *
1833         my_private_function(int arg1, int arg2)
1834         {
1835             dTHX;       /* fetch context */
1836             ... call many Perl API functions ...
1837         }
1839         [... etc ...]
1841         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1843         /* typical XSUB */
1845         void
1846         my_xsub(arg)
1847                 int arg
1848             CODE:
1849                 my_private_function(arg, 10);
1851 Note that the only two changes from the normal way of writing an
1852 extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
1853 including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
1854 the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
1855 know which functions need this, because the C compiler will complain
1856 that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
1857 are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
1858 correctly defined to pass in the implicit context if needed.
1860 The third, even more efficient way is to ape how it is done within
1861 the Perl guts:
1864         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
1865         #include "EXTERN.h"
1866         #include "perl.h"
1867         #include "XSUB.h"
1869         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
1870         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
1872         static SV *
1873         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
1874         {
1875             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
1876             ... call Perl API functions ...
1877         }
1879         [... etc ...]
1881         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
1883         /* typical XSUB */
1885         void
1886         my_xsub(arg)
1887                 int arg
1888             CODE:
1889                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
1891 This implementation never has to fetch the context using a function
1892 call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
1893 your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
1894 two approaches freely.
1896 Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
1897 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
1898 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
1900 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
1902 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
1903 another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
1904 initialized correctly in each of those threads.
1906 The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
1907 the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
1908 anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
1909 created it, and that thread did not create or call any other interpreters
1910 afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
1911 thread before calling any functions in the Perl API on that particular
1912 interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
1913 thread as the first thing you do:
1915         /* do this before doing anything else with some_perl */
1916         PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
1918         ... other Perl API calls on some_perl go here ...
1920 =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
1922 Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
1923 that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
1924 there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
1925 about the environment it's running on.  This is enabled with the
1926 PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with PERL_OBJECT
1927 and USE_THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
1929 This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
1930 environment) for all the system calls.  This makes it possible for
1931 all the system stuff to maintain their own state, broken down into
1932 seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
1933 calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
1934 more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
1935 the extra work needed to pretend that different interpreters are
1936 actually different "processes", would be done here.
1938 The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
1939 There could be one or more interpreters in a process, and one or
1940 more "hosts", with free association between them.
1942 =head1 Internal Functions
1944 All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
1945 world are be prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
1946 functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
1947 Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
1948 static functions start with C<S_>)
1950 Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
1951 without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
1952 F<embed.h>. This header file is generated automatically from
1953 F<embed.pl>. F<embed.pl> also creates the prototyping header files for
1954 the internal functions, generates the documentation and a lot of other
1955 bits and pieces. It's important that when you add a new function to the
1956 core or change an existing one, you change the data in the table at the
1957 end of F<embed.pl> as well. Here's a sample entry from that table:
1959     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
1961 The second column is the return type, the third column the name. Columns
1962 after that are the arguments. The first column is a set of flags:
1964 =over 3
1966 =item A
1968 This function is a part of the public API.
1970 =item p
1972 This function has a C<Perl_> prefix; ie, it is defined as C<Perl_av_fetch>
1974 =item d
1976 This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
1977 look at in a second.
1979 =back
1981 Other available flags are:
1983 =over 3
1985 =item s
1987 This is a static function and is defined as C<S_whatever>, and usually
1988 called within the sources as C<whatever(...)>.
1990 =item n
1992 This does not use C<aTHX_> and C<pTHX> to pass interpreter context. (See
1993 L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
1995 =item r
1997 This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
1999 =item f
2001 This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
2002 The argument list should end with C<...>, like this:
2004     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
2006 =item M
2008 This function is part of the experimental development API, and may change 
2009 or disappear without notice.
2011 =item o
2013 This function should not have a compatibility macro to define, say,
2014 C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
2016 =item j
2018 This function is not a member of C<CPerlObj>. If you don't know
2019 what this means, don't use it.
2021 =item x
2023 This function isn't exported out of the Perl core.
2025 =back
2027 If you edit F<embed.pl>, you will need to run C<make regen_headers> to
2028 force a rebuild of F<embed.h> and other auto-generated files.
2030 =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
2032 If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
2033 formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
2034 following macros for portability
2036         IVdf            IV in decimal
2037         UVuf            UV in decimal
2038         UVof            UV in octal
2039         UVxf            UV in hexadecimal
2040         NVef            NV %e-like
2041         NVff            NV %f-like
2042         NVgf            NV %g-like
2044 These will take care of 64-bit integers and long doubles.
2045 For example:
2047         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
2049 The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
2051 If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
2052 with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
2054 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
2056 Because pointer size does not necessarily equal integer size,
2057 use the follow macros to do it right.
2059         PTR2UV(pointer)
2060         PTR2IV(pointer)
2061         PTR2NV(pointer)
2062         INT2PTR(pointertotype, integer)
2064 For example:
2066         IV  iv = ...;
2067         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
2071         AV *av = ...;
2072         UV  uv = PTR2UV(av);
2074 =head2 Source Documentation
2076 There's an effort going on to document the internal functions and
2077 automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
2078 such manual which details all the functions which are available to XS
2079 writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
2080 which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
2082 Source documentation is created by putting POD comments into the C
2083 source, like this:
2085  /*
2086  =for apidoc sv_setiv
2088  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
2089  C<sv_setiv_mg>.
2091  =cut
2092  */
2094 Please try and supply some documentation if you add functions to the
2095 Perl core.
2097 =head1 Unicode Support
2099 Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
2100 writers to understand this support and make sure that the code they
2101 write does not corrupt Unicode data.
2103 =head2 What B<is> Unicode, anyway?
2105 In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
2106 us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
2107 no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
2108 particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
2109 used to happen was that particular languages would stick their own
2110 alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
2111 course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
2112 ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
2114 Worse still, if you've got a language like Chinese or
2115 Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
2116 can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
2117 altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
2118 to one character.
2120 To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
2121 produced a new character set containing all the characters you can
2122 possibly think of and more. There are several ways of representing these
2123 characters, and the one Perl uses is called UTF8. UTF8 uses
2124 a variable number of bytes to represent a character, instead of just
2125 one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
2127 =head2 How can I recognise a UTF8 string?
2129 You can't. This is because UTF8 data is stored in bytes just like
2130 non-UTF8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
2131 capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
2132 C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
2133 has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
2134 is what makes Unicode input an interesting problem.
2136 The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
2137 contains only valid UTF8 characters. However, it can't do the work for
2138 you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
2139 whether the current character in a string is valid UTF8.
2141 =head2 How does UTF8 represent Unicode characters?
2143 As mentioned above, UTF8 uses a variable number of bytes to store a
2144 character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
2145 like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
2146 continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
2147 bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
2148 so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
2150 Assuming you know you're dealing with a UTF8 string, you can find out
2151 how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
2153     char *utf = "\305\233\340\240\201";
2154     I32 len;
2156     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
2157     utf += len;
2158     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
2160 Another way to skip over characters in a UTF8 string is to use
2161 C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
2162 over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
2163 lightly.
2165 All bytes in a multi-byte UTF8 character will have the high bit set, so
2166 you can test if you need to do something special with this character
2167 like this:
2169     UV uv;
2171     if (utf & 0x80)
2172         /* Must treat this as UTF8 */
2173         uv = utf8_to_uv(utf);
2174     else
2175         /* OK to treat this character as a byte */
2176         uv = *utf;
2178 You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
2179 value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
2180 for putting a UV into UTF8:
2182     if (uv > 0x80)
2183         /* Must treat this as UTF8 */
2184         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
2185     else
2186         /* OK to treat this character as a byte */
2187         *utf8++ = uv;
2189 You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
2190 you're ever in a situation where you have to match UTF8 and non-UTF8
2191 characters. You may not skip over UTF8 characters in this case. If you
2192 do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF8 characters;
2193 for instance, if your UTF8 string contains C<v196.172>, and you skip
2194 that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF8 string.
2195 So don't do that!
2197 =head2 How does Perl store UTF8 strings?
2199 Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
2200 slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
2201 encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
2202 manipulate this flag with the following macros:
2204     SvUTF8(sv)
2205     SvUTF8_on(sv)
2206     SvUTF8_off(sv)
2208 This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
2209 Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
2210 C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
2211 undesirable results.
2213 The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
2214 flagged is UTF8, and contains a byte sequence that could be UTF8 -
2215 especially when combining non-UTF8 and UTF8 strings.
2217 Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
2218 need be sure you don't accidentally knock it off while you're
2219 manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
2221     SV *sv;
2222     SV *nsv;
2223     STRLEN len;
2224     char *p;
2226     p = SvPV(sv, len);
2227     frobnicate(p);
2228     nsv = newSVpvn(p, len);
2230 The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
2231 copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
2232 old SV has the UTF8 flag set, and act accordingly:
2234     p = SvPV(sv, len);
2235     frobnicate(p);
2236     nsv = newSVpvn(p, len);
2237     if (SvUTF8(sv))
2238         SvUTF8_on(nsv);
2240 In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
2241 not it's dealing with UTF8 data, so that it can handle the string
2242 appropriately.
2244 =head2 How do I convert a string to UTF8?
2246 If you're mixing UTF8 and non-UTF8 strings, you might find it necessary
2247 to upgrade one of the strings to UTF8. If you've got an SV, the easiest
2248 way to do this is:
2250     sv_utf8_upgrade(sv);
2252 However, you must not do this, for example:
2254     if (!SvUTF8(left))
2255         sv_utf8_upgrade(left);
2257 If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
2258 strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
2259 by the end user, it can cause problems.
2261 Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF8-encoded B<copy> of its
2262 string argument. This is useful for having the data available for
2263 comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
2264 C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
2265 the string contains any characters above 255 that can't be represented
2266 in a single byte.
2268 =head2 Is there anything else I need to know?
2270 Not really. Just remember these things:
2272 =over 3
2274 =item *
2276 There's no way to tell if a string is UTF8 or not. You can tell if an SV
2277 is UTF8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
2278 something should be UTF8. Treat the flag as part of the PV, even though
2279 it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
2281 =item *
2283 If a string is UTF8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
2284 unless C<!(*s & 0x80)> in which case you can use C<*s>.
2286 =item *
2288 When writing to a UTF8 string, B<always> use C<uv_to_utf8>, unless
2289 C<uv < 0x80> in which case you can use C<*s = uv>.
2291 =item *
2293 Mixing UTF8 and non-UTF8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
2294 a new string which is UTF8 encoded. There are tricks you can use to
2295 delay deciding whether you need to use a UTF8 string until you get to a
2296 high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
2298 =back
2300 =head1 AUTHORS
2302 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
2303 <okamoto@corp.hp.com>.  It is now maintained as part of Perl itself
2304 by the Perl 5 Porters <perl5-porters@perl.org>.
2306 With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
2307 Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
2308 Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
2309 Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
2311 API Listing originally by Dean Roehrich <roehrich@cray.com>.
2313 Modifications to autogenerate the API listing (L<perlapi>) by Benjamin
2314 Stuhl.
2316 =head1 SEE ALSO
2318 perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)