home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Netrunner 2004 October / NETRUNNER0410.ISO / regular / ActivePerl-5.8.4.810-MSWin32-x86.msi / _9f57d0ed40ace923108265b8ada4b2c9 < prev    next >
Text File  |  2004-06-01  |  101KB  |  2,513 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlguts - Introduction to the Perl API
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
  8. to provide 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.
  11.  
  12. =head1 Variables
  13.  
  14. =head2 Datatypes
  15.  
  16. Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
  17.  
  18.     SV  Scalar Value
  19.     AV  Array Value
  20.     HV  Hash Value
  21.  
  22. Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
  23.  
  24. =head2 What is an "IV"?
  25.  
  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.
  29.  
  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.)  They will usually be exactly 32 and 16 bits long, but on Crays
  33. they will both be 64 bits.
  34.  
  35. =head2 Working with SVs
  36.  
  37. An SV can be created and loaded with one command.  There are five types of
  38. values that can be loaded: an integer value (IV), an unsigned integer
  39. value (UV), a double (NV), a string (PV), and another scalar (SV).
  40.  
  41. The seven routines are:
  42.  
  43.     SV*  newSViv(IV);
  44.     SV*  newSVuv(UV);
  45.     SV*  newSVnv(double);
  46.     SV*  newSVpv(const char*, STRLEN);
  47.     SV*  newSVpvn(const char*, STRLEN);
  48.     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
  49.     SV*  newSVsv(SV*);
  50.  
  51. C<STRLEN> is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
  52. F<config.h>) guaranteed to be large enough to represent the size of
  53. any string that perl can handle.
  54.  
  55. In the unlikely case of a SV requiring more complex initialisation, you
  56. can create an empty SV with newSV(len).  If C<len> is 0 an empty SV of
  57. type NULL is returned, else an SV of type PV is returned with len + 1 (for
  58. the NUL) bytes of storage allocated, accessible via SvPVX.  In both cases
  59. the SV has value undef.
  60.  
  61.     SV *sv = newSV(0);   /* no storage allocated  */
  62.     SV *sv = newSV(10);  /* 10 (+1) bytes of uninitialised storage allocated  */
  63.  
  64. To change the value of an I<already-existing> SV, there are eight routines:
  65.  
  66.     void  sv_setiv(SV*, IV);
  67.     void  sv_setuv(SV*, UV);
  68.     void  sv_setnv(SV*, double);
  69.     void  sv_setpv(SV*, const char*);
  70.     void  sv_setpvn(SV*, const char*, STRLEN)
  71.     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
  72.     void  sv_vsetpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool *);
  73.     void  sv_setsv(SV*, SV*);
  74.  
  75. Notice that you can choose to specify the length of the string to be
  76. assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
  77. allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
  78. 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
  79. determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
  80. string terminating with a NUL character.
  81.  
  82. The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
  83. formatted output becomes the value.
  84.  
  85. C<sv_vsetpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
  86. either a pointer to a variable argument list or the address and length of
  87. an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
  88. boolean is true, then locale-specific information has been used to format
  89. the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
  90. L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
  91. important.  Note that this function requires you to specify the length of
  92. the format.
  93.  
  94. The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
  95. that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
  96.  
  97. All SVs that contain strings should be terminated with a NUL character.
  98. If it is not NUL-terminated there is a risk of
  99. core dumps and corruptions from code which passes the string to C
  100. functions or system calls which expect a NUL-terminated string.
  101. Perl's own functions typically add a trailing NUL for this reason.
  102. Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
  103. in an SV to a C function or system call.
  104.  
  105. To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
  106.  
  107.     SvIV(SV*)
  108.     SvUV(SV*)
  109.     SvNV(SV*)
  110.     SvPV(SV*, STRLEN len)
  111.     SvPV_nolen(SV*)
  112.  
  113. which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
  114. or string.
  115.  
  116. In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
  117. variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
  118. not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
  119. Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
  120. used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
  121. be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
  122. that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
  123. might not be terminated by a NUL.
  124.  
  125. Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
  126. len);>. It might work with your compiler, but it won't work for everyone.
  127. Break this sort of statement up into separate assignments:
  128.  
  129.     SV *s;
  130.     STRLEN len;
  131.     char * ptr;
  132.     ptr = SvPV(s, len);
  133.     foo(ptr, len);
  134.  
  135. If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
  136.  
  137.     SvTRUE(SV*)
  138.  
  139. Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
  140. Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
  141.  
  142.     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
  143.  
  144. which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
  145. call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
  146. decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
  147. add a byte for the a trailing NUL (perl's own string functions typically do
  148. C<SvGROW(sv, len + 1)>).
  149.  
  150. If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
  151. in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
  152.  
  153.     SvIOK(SV*)
  154.     SvNOK(SV*)
  155.     SvPOK(SV*)
  156.  
  157. You can get and set the current length of the string stored in an SV with
  158. the following macros:
  159.  
  160.     SvCUR(SV*)
  161.     SvCUR_set(SV*, I32 val)
  162.  
  163. You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
  164. with the macro:
  165.  
  166.     SvEND(SV*)
  167.  
  168. But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
  169.  
  170. If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
  171. you can use the following functions:
  172.  
  173.     void  sv_catpv(SV*, const char*);
  174.     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
  175.     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
  176.     void  sv_vcatpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
  177.     void  sv_catsv(SV*, SV*);
  178.  
  179. The first function calculates the length of the string to be appended by
  180. using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
  181. yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
  182. appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
  183. You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
  184. va_list argument. The fifth function extends the string stored in the first
  185. SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
  186. to be interpreted as a string.
  187.  
  188. The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
  189. have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
  190.  
  191. If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
  192. by using the following:
  193.  
  194.     SV*  get_sv("package::varname", FALSE);
  195.  
  196. This returns NULL if the variable does not exist.
  197.  
  198. If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
  199. you can call:
  200.  
  201.     SvOK(SV*)
  202.  
  203. The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.
  204. Its address can be used whenever an C<SV*> is needed.
  205. However, you have to be careful when using C<&PL_sv_undef> as a value in AVs
  206. or HVs (see L<AVs, HVs and undefined values>).
  207.  
  208. There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain
  209. boolean TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their
  210. addresses can be used whenever an C<SV*> is needed.
  211.  
  212. Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
  213. Take this code:
  214.  
  215.     SV* sv = (SV*) 0;
  216.     if (I-am-to-return-a-real-value) {
  217.             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
  218.     }
  219.     sv_setsv(ST(0), sv);
  220.  
  221. This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
  222. return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
  223. pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
  224. bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the
  225. first line and all will be well.
  226.  
  227. To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
  228. call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
  229.  
  230. =head2 Offsets
  231.  
  232. Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
  233. from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
  234. somewhere inside the PV, and it discards everything before the
  235. pointer. The efficiency comes by means of a little hack: instead of
  236. actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
  237. (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
  238. effect, and it puts the number of bytes chopped off into the IV field
  239. of the SV. It then moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward that
  240. many bytes, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>.
  241.  
  242. Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
  243. at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
  244. into the middle of this allocated storage.
  245.  
  246. This is best demonstrated by example:
  247.  
  248.   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a="12345"; $a=~s/.//; Dump($a)'
  249.   SV = PVIV(0x8128450) at 0x81340f0
  250.     REFCNT = 1
  251.     FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
  252.     IV = 1  (OFFSET)
  253.     PV = 0x8135781 ( "1" . ) "2345"\0
  254.     CUR = 4
  255.     LEN = 5
  256.  
  257. Here the number of bytes chopped off (1) is put into IV, and
  258. C<Devel::Peek::Dump> helpfully reminds us that this is an offset. The
  259. portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
  260. shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
  261. the fake beginning, not the real one.
  262.  
  263. Something similar to the offset hack is performed on AVs to enable
  264. efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
  265. C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
  266. Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array. These are
  267. usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
  268. increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvLEN>.
  269. Again, the location of the real start of the C array only comes into
  270. play when freeing the array. See C<av_shift> in F<av.c>.
  271.  
  272. =head2 What's Really Stored in an SV?
  273.  
  274. Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
  275. to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
  276. usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
  277. macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
  278. integer/double to string.
  279.  
  280. If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
  281. pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
  282.  
  283.     SvIOKp(SV*)
  284.     SvNOKp(SV*)
  285.     SvPOKp(SV*)
  286.  
  287. These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
  288. stored in your SV.  The "p" stands for private.
  289.  
  290. The are various ways in which the private and public flags may differ.
  291. For example, a tied SV may have a valid underlying value in the IV slot
  292. (so SvIOKp is true), but the data should be accessed via the FETCH
  293. routine rather than directly, so SvIOK is false. Another is when
  294. numeric conversion has occured and precision has been lost: only the
  295. private flag is set on 'lossy' values. So when an NV is converted to an
  296. IV with loss, SvIOKp, SvNOKp and SvNOK will be set, while SvIOK wont be.
  297.  
  298. In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
  299.  
  300. =head2 Working with AVs
  301.  
  302. There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
  303. empty AV:
  304.  
  305.     AV*  newAV();
  306.  
  307. The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
  308.  
  309.     AV*  av_make(I32 num, SV **ptr);
  310.  
  311. The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
  312. AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
  313.  
  314. Once the AV has been created, the following operations are possible on AVs:
  315.  
  316.     void  av_push(AV*, SV*);
  317.     SV*   av_pop(AV*);
  318.     SV*   av_shift(AV*);
  319.     void  av_unshift(AV*, I32 num);
  320.  
  321. These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
  322. This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
  323. value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
  324. to these new elements.
  325.  
  326. Here are some other functions:
  327.  
  328.     I32   av_len(AV*);
  329.     SV**  av_fetch(AV*, I32 key, I32 lval);
  330.     SV**  av_store(AV*, I32 key, SV* val);
  331.  
  332. The C<av_len> function returns the highest index value in array (just
  333. like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
  334. C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
  335. is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
  336. The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
  337. not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
  338. for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
  339. have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
  340. C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
  341. return value.
  342.  
  343.     void  av_clear(AV*);
  344.     void  av_undef(AV*);
  345.     void  av_extend(AV*, I32 key);
  346.  
  347. The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
  348. does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
  349. delete all the elements in the array plus the array itself.  The
  350. C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
  351. elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
  352. then nothing is done.
  353.  
  354. If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
  355. by using the following:
  356.  
  357.     AV*  get_av("package::varname", FALSE);
  358.  
  359. This returns NULL if the variable does not exist.
  360.  
  361. See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
  362. information on how to use the array access functions on tied arrays.
  363.  
  364. =head2 Working with HVs
  365.  
  366. To create an HV, you use the following routine:
  367.  
  368.     HV*  newHV();
  369.  
  370. Once the HV has been created, the following operations are possible on HVs:
  371.  
  372.     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
  373.     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
  374.  
  375. The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
  376. you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
  377. length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
  378. scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
  379. you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
  380. indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
  381. which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
  382. key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
  383.  
  384. Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
  385. C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
  386. value.  However, you should check to make sure that the return value is
  387. not NULL before dereferencing it.
  388.  
  389. These two functions check if a hash table entry exists, and deletes it.
  390.  
  391.     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
  392.     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
  393.  
  394. If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
  395. create and return a mortal copy of the deleted value.
  396.  
  397. And more miscellaneous functions:
  398.  
  399.     void   hv_clear(HV*);
  400.     void   hv_undef(HV*);
  401.  
  402. Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
  403. table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
  404. both the entries and the hash table itself.
  405.  
  406. Perl keeps the actual data in linked list of structures with a typedef of HE.
  407. These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
  408. overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
  409. once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
  410. specified below.
  411.  
  412.     I32    hv_iterinit(HV*);
  413.             /* Prepares starting point to traverse hash table */
  414.     HE*    hv_iternext(HV*);
  415.             /* Get the next entry, and return a pointer to a
  416.                structure that has both the key and value */
  417.     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
  418.             /* Get the key from an HE structure and also return
  419.                the length of the key string */
  420.     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
  421.             /* Return an SV pointer to the value of the HE
  422.                structure */
  423.     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
  424.             /* This convenience routine combines hv_iternext,
  425.            hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
  426.            arguments are return values for the key and its
  427.            length.  The value is returned in the SV* argument */
  428.  
  429. If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
  430. by using the following:
  431.  
  432.     HV*  get_hv("package::varname", FALSE);
  433.  
  434. This returns NULL if the variable does not exist.
  435.  
  436. The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH(hash, key, klen)> macro:
  437.  
  438.     hash = 0;
  439.     while (klen--)
  440.     hash = (hash * 33) + *key++;
  441.     hash = hash + (hash >> 5);            /* after 5.6 */
  442.  
  443. The last step was added in version 5.6 to improve distribution of
  444. lower bits in the resulting hash value.
  445.  
  446. See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
  447. information on how to use the hash access functions on tied hashes.
  448.  
  449. =head2 Hash API Extensions
  450.  
  451. Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
  452.  
  453.     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
  454.     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
  455.  
  456.     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
  457.     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
  458.  
  459.     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
  460.  
  461. Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
  462. of extension code that deals with hash structures.  These functions
  463. also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
  464. you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
  465.  
  466. They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
  467. use more efficient (since the hash number for a particular string
  468. doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
  469. descriptions.
  470.  
  471. The following macros must always be used to access the contents of hash
  472. entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
  473. variables, since they may get evaluated more than once.  See
  474. L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
  475.  
  476.     HePV(HE* he, STRLEN len)
  477.     HeVAL(HE* he)
  478.     HeHASH(HE* he)
  479.     HeSVKEY(HE* he)
  480.     HeSVKEY_force(HE* he)
  481.     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
  482.  
  483. These two lower level macros are defined, but must only be used when
  484. dealing with keys that are not C<SV*>s:
  485.  
  486.     HeKEY(HE* he)
  487.     HeKLEN(HE* he)
  488.  
  489. Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
  490. reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
  491. If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
  492. decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
  493.  
  494. =head2 AVs, HVs and undefined values
  495.  
  496. Sometimes you have to store undefined values in AVs or HVs. Although
  497. this may be a rare case, it can be tricky. That's because you're
  498. used to using C<&PL_sv_undef> if you need an undefined SV.
  499.  
  500. For example, intuition tells you that this XS code:
  501.  
  502.     AV *av = newAV();
  503.     av_store( av, 0, &PL_sv_undef );
  504.  
  505. is equivalent to this Perl code:
  506.  
  507.     my @av;
  508.     $av[0] = undef;
  509.  
  510. Unfortunately, this isn't true. AVs use C<&PL_sv_undef> as a marker
  511. for indicating that an array element has not yet been initialized.
  512. Thus, C<exists $av[0]> would be true for the above Perl code, but
  513. false for the array generated by the XS code.
  514.  
  515. Other problems can occur when storing C<&PL_sv_undef> in HVs:
  516.  
  517.     hv_store( hv, "key", 3, &PL_sv_undef, 0 );
  518.  
  519. This will indeed make the value C<undef>, but if you try to modify
  520. the value of C<key>, you'll get the following error:
  521.  
  522.     Modification of non-creatable hash value attempted
  523.  
  524. In perl 5.8.0, C<&PL_sv_undef> was also used to mark placeholders
  525. in restricted hashes. This caused such hash entries not to appear
  526. when iterating over the hash or when checking for the keys
  527. with the C<hv_exists> function.
  528.  
  529. You can run into similar problems when you store C<&PL_sv_true> or
  530. C<&PL_sv_false> into AVs or HVs. Trying to modify such elements
  531. will give you the following error:
  532.  
  533.     Modification of a read-only value attempted
  534.  
  535. To make a long story short, you can use the special variables
  536. C<&PL_sv_undef>, C<&PL_sv_true> and C<&PL_sv_false> with AVs and
  537. HVs, but you have to make sure you know what you're doing.
  538.  
  539. Generally, if you want to store an undefined value in an AV
  540. or HV, you should not use C<&PL_sv_undef>, but rather create a
  541. new undefined value using the C<newSV> function, for example:
  542.  
  543.     av_store( av, 42, newSV(0) );
  544.     hv_store( hv, "foo", 3, newSV(0), 0 );
  545.  
  546. =head2 References
  547.  
  548. References are a special type of scalar that point to other data types
  549. (including references).
  550.  
  551. To create a reference, use either of the following functions:
  552.  
  553.     SV* newRV_inc((SV*) thing);
  554.     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
  555.  
  556. The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
  557. functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
  558. count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
  559. reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
  560.  
  561. Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
  562. the reference:
  563.  
  564.     SvRV(SV*)
  565.  
  566. then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
  567. C<AV*> or C<HV*>, if required.
  568.  
  569. To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
  570.  
  571.     SvROK(SV*)
  572.  
  573. To discover what type of value the reference refers to, use the following
  574. macro and then check the return value.
  575.  
  576.     SvTYPE(SvRV(SV*))
  577.  
  578. The most useful types that will be returned are:
  579.  
  580.     SVt_IV    Scalar
  581.     SVt_NV    Scalar
  582.     SVt_PV    Scalar
  583.     SVt_RV    Scalar
  584.     SVt_PVAV  Array
  585.     SVt_PVHV  Hash
  586.     SVt_PVCV  Code
  587.     SVt_PVGV  Glob (possible a file handle)
  588.     SVt_PVMG  Blessed or Magical Scalar
  589.  
  590.     See the sv.h header file for more details.
  591.  
  592. =head2 Blessed References and Class Objects
  593.  
  594. References are also used to support object-oriented programming.  In perl's
  595. OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
  596. package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
  597. to access the various methods in the class.
  598.  
  599. A reference can be blessed into a package with the following function:
  600.  
  601.     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
  602.  
  603. The C<sv> argument must be a reference value.  The C<stash> argument
  604. specifies which class the reference will belong to.  See
  605. L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
  606.  
  607. /* Still under construction */
  608.  
  609. Upgrades rv to reference if not already one.  Creates new SV for rv to
  610. point to.  If C<classname> is non-null, the SV is blessed into the specified
  611. class.  SV is returned.
  612.  
  613.     SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
  614.  
  615. Copies integer, unsigned integer or double into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed
  616. if C<classname> is non-null.
  617.  
  618.     SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
  619.     SV* sv_setref_uv(SV* rv, const char* classname, UV uv);
  620.     SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
  621.  
  622. Copies the pointer value (I<the address, not the string!>) into an SV whose
  623. reference is rv.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
  624.  
  625.     SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, PV iv);
  626.  
  627. Copies string into an SV whose reference is C<rv>.  Set length to 0 to let
  628. Perl calculate the string length.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
  629.  
  630.     SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, PV iv, STRLEN length);
  631.  
  632. Tests whether the SV is blessed into the specified class.  It does not
  633. check inheritance relationships.
  634.  
  635.     int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
  636.  
  637. Tests whether the SV is a reference to a blessed object.
  638.  
  639.     int  sv_isobject(SV* sv);
  640.  
  641. Tests whether the SV is derived from the specified class. SV can be either
  642. a reference to a blessed object or a string containing a class name. This
  643. is the function implementing the C<UNIVERSAL::isa> functionality.
  644.  
  645.     bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
  646.  
  647. To check if you've got an object derived from a specific class you have
  648. to write:
  649.  
  650.     if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
  651.  
  652. =head2 Creating New Variables
  653.  
  654. To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
  655. your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
  656.  
  657.     SV*  get_sv("package::varname", TRUE);
  658.     AV*  get_av("package::varname", TRUE);
  659.     HV*  get_hv("package::varname", TRUE);
  660.  
  661. Notice the use of TRUE as the second parameter.  The new variable can now
  662. be set, using the routines appropriate to the data type.
  663.  
  664. There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
  665. C<TRUE> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
  666.  
  667. =over
  668.  
  669. =item GV_ADDMULTI
  670.  
  671. Marks the variable as multiply defined, thus preventing the:
  672.  
  673.   Name <varname> used only once: possible typo
  674.  
  675. warning.
  676.  
  677. =item GV_ADDWARN
  678.  
  679. Issues the warning:
  680.  
  681.   Had to create <varname> unexpectedly
  682.  
  683. if the variable did not exist before the function was called.
  684.  
  685. =back
  686.  
  687. If you do not specify a package name, the variable is created in the current
  688. package.
  689.  
  690. =head2 Reference Counts and Mortality
  691.  
  692. Perl uses a reference count-driven garbage collection mechanism. SVs,
  693. AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
  694. reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
  695. then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
  696.  
  697. This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
  698. undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
  699. overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
  700. manipulated with the following macros:
  701.  
  702.     int SvREFCNT(SV* sv);
  703.     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
  704.     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
  705.  
  706. However, there is one other function which manipulates the reference
  707. count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
  708. creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
  709. it increments the argument's reference count.  If this is not what
  710. you want, use C<newRV_noinc> instead.
  711.  
  712. For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
  713. Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
  714. count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
  715. This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
  716. SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
  717. return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
  718. But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
  719. reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
  720. The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
  721. terminates.  This is a memory leak.
  722.  
  723. The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
  724. C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
  725. the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
  726. stopping any memory leak.
  727.  
  728. There are some convenience functions available that can help with the
  729. destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
  730. An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
  731. but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
  732. term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
  733. an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
  734. reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
  735. See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
  736.  
  737. "Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
  738. However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
  739. later be decremented twice.
  740.  
  741. "Mortal" SVs are mainly used for SVs that are placed on perl's stack.
  742. For example an SV which is created just to pass a number to a called sub
  743. is made mortal to have it cleaned up automatically when it's popped off
  744. the stack. Similarly, results returned by XSUBs (which are pushed on the
  745. stack) are often made mortal.
  746.  
  747. To create a mortal variable, use the functions:
  748.  
  749.     SV*  sv_newmortal()
  750.     SV*  sv_2mortal(SV*)
  751.     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
  752.  
  753. The first call creates a mortal SV (with no value), the second converts an existing
  754. SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
  755. third creates a mortal copy of an existing SV.
  756. Because C<sv_newmortal> gives the new SV no value,it must normally be given one
  757. via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>, etc. :
  758.  
  759.     SV *tmp = sv_newmortal();
  760.     sv_setiv(tmp, an_integer);
  761.  
  762. As that is multiple C statements it is quite common so see this idiom instead:
  763.  
  764.     SV *tmp = sv_2mortal(newSViv(an_integer));
  765.  
  766.  
  767. You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
  768. can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
  769. or if you make a variable mortal multiple times. Thinking of "Mortalization"
  770. as deferred C<SvREFCNT_dec> should help to minimize such problems.
  771. For example if you are passing an SV which you I<know> has high enough REFCNT
  772. to survive its use on the stack you need not do any mortalization.
  773. If you are not sure then doing an C<SvREFCNT_inc> and C<sv_2mortal>, or
  774. making a C<sv_mortalcopy> is safer.
  775.  
  776. The mortal routines are not just for SVs -- AVs and HVs can be
  777. made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
  778. C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
  779.  
  780. =head2 Stashes and Globs
  781.  
  782. A B<stash> is a hash that contains all variables that are defined
  783. within a package.  Each key of the stash is a symbol
  784. name (shared by all the different types of objects that have the same
  785. name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
  786. in turn contains references to the various objects of that name,
  787. including (but not limited to) the following:
  788.  
  789.     Scalar Value
  790.     Array Value
  791.     Hash Value
  792.     I/O Handle
  793.     Format
  794.     Subroutine
  795.  
  796. There is a single stash called C<PL_defstash> that holds the items that exist
  797. in the C<main> package.  To get at the items in other packages, append the
  798. string "::" to the package name.  The items in the C<Foo> package are in
  799. the stash C<Foo::> in PL_defstash.  The items in the C<Bar::Baz> package are
  800. in the stash C<Baz::> in C<Bar::>'s stash.
  801.  
  802. To get the stash pointer for a particular package, use the function:
  803.  
  804.     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 create)
  805.     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 create)
  806.  
  807. The first function takes a literal string, the second uses the string stored
  808. in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
  809. C<HV*>.  The C<create> flag will create a new package if it is set.
  810.  
  811. The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
  812. you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
  813. packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
  814. language itself.
  815.  
  816. Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
  817. out the stash pointer by using:
  818.  
  819.     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
  820.  
  821. then use the following to get the package name itself:
  822.  
  823.     char*  HvNAME(HV* stash);
  824.  
  825. If you need to bless or re-bless an object you can use the following
  826. function:
  827.  
  828.     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
  829.  
  830. where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
  831. argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
  832. as any other SV.
  833.  
  834. For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
  835.  
  836. =head2 Double-Typed SVs
  837.  
  838. Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
  839. double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
  840. actual scalar data from the stored type into the requested type.
  841.  
  842. Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
  843. example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
  844. or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
  845.  
  846. To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
  847. C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
  848. so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
  849. four macros to set the flags are:
  850.  
  851.     SvIOK_on
  852.     SvNOK_on
  853.     SvPOK_on
  854.     SvROK_on
  855.  
  856. The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
  857. you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
  858. only the bit for the particular type of data being set, and turns off
  859. all the rest.
  860.  
  861. For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
  862. both the numeric and descriptive string error values, you could use the
  863. following code:
  864.  
  865.     extern int  dberror;
  866.     extern char *dberror_list;
  867.  
  868.     SV* sv = get_sv("dberror", TRUE);
  869.     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
  870.     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
  871.     SvIOK_on(sv);
  872.  
  873. If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
  874. macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
  875.  
  876. =head2 Magic Variables
  877.  
  878. [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
  879. bills.  Everything not permitted is forbidden.]
  880.  
  881. Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
  882. SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
  883. linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
  884.  
  885.     struct magic {
  886.         MAGIC*      mg_moremagic;
  887.         MGVTBL*     mg_virtual;
  888.         U16         mg_private;
  889.         char        mg_type;
  890.         U8          mg_flags;
  891.         SV*         mg_obj;
  892.         char*       mg_ptr;
  893.         I32         mg_len;
  894.     };
  895.  
  896. Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
  897.  
  898. =head2 Assigning Magic
  899.  
  900. Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
  901.  
  902.     void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
  903.  
  904. The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
  905. feature.
  906.  
  907. If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
  908. convert C<sv> to type C<SVt_PVMG>. Perl then continues by adding new magic
  909. to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior entry
  910. of the same type of magic is deleted.  Note that this can be overridden,
  911. and multiple instances of the same type of magic can be associated with an
  912. SV.
  913.  
  914. The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
  915. the magic, typically the name of a variable. C<namlen> is stored in the
  916. C<mg_len> field and if C<name> is non-null and C<namlen> E<gt>= 0 a malloc'd
  917. copy of the name is stored in C<mg_ptr> field.
  918.  
  919. The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
  920. "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
  921. See the L<Magic Virtual Tables> section below.  The C<how> argument is also
  922. stored in the C<mg_type> field. The value of C<how> should be chosen
  923. from the set of macros C<PERL_MAGIC_foo> found in F<perl.h>. Note that before
  924. these macros were added, Perl internals used to directly use character
  925. literals, so you may occasionally come across old code or documentation
  926. referring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
  927.  
  928. The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
  929. structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
  930. count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
  931. the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, or if it is a NULL pointer,
  932. then C<obj> is merely stored, without the reference count being incremented.
  933.  
  934. There is also a function to add magic to an C<HV>:
  935.  
  936.     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
  937.  
  938. This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
  939.  
  940. To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
  941.  
  942.     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
  943.  
  944. The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
  945. was initially made magical.
  946.  
  947. =head2 Magic Virtual Tables
  948.  
  949. The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to an
  950. C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
  951. "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
  952. applied to that variable.
  953.  
  954. The C<MGVTBL> has five pointers to the following routine types:
  955.  
  956.     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
  957.     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
  958.     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
  959.     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
  960.     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
  961.  
  962. This MGVTBL structure is set at compile-time in F<perl.h> and there are
  963. currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
  964. structures contain pointers to various routines that perform additional
  965. actions depending on which function is being called.
  966.  
  967.     Function pointer    Action taken
  968.     ----------------    ------------
  969.     svt_get             Do something before the value of the SV is retrieved.
  970.     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
  971.     svt_len             Report on the SV's length.
  972.     svt_clear        Clear something the SV represents.
  973.     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
  974.  
  975. For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
  976. to an C<mg_type> of C<PERL_MAGIC_sv>) contains:
  977.  
  978.     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
  979.  
  980. Thus, when an SV is determined to be magical and of type C<PERL_MAGIC_sv>,
  981. if a get operation is being performed, the routine C<magic_get> is
  982. called.  All the various routines for the various magical types begin
  983. with C<magic_>.  NOTE: the magic routines are not considered part of
  984. the Perl API, and may not be exported by the Perl library.
  985.  
  986. The current kinds of Magic Virtual Tables are:
  987.  
  988.     mg_type
  989.     (old-style char and macro)   MGVTBL         Type of magic
  990.     --------------------------   ------         ----------------------------
  991.     \0 PERL_MAGIC_sv             vtbl_sv        Special scalar variable
  992.     A  PERL_MAGIC_overload       vtbl_amagic    %OVERLOAD hash
  993.     a  PERL_MAGIC_overload_elem  vtbl_amagicelem %OVERLOAD hash element
  994.     c  PERL_MAGIC_overload_table (none)         Holds overload table (AMT)
  995.                         on stash
  996.     B  PERL_MAGIC_bm             vtbl_bm        Boyer-Moore (fast string search)
  997.     D  PERL_MAGIC_regdata        vtbl_regdata   Regex match position data
  998.                         (@+ and @- vars)
  999.     d  PERL_MAGIC_regdatum       vtbl_regdatum  Regex match position data
  1000.                         element
  1001.     E  PERL_MAGIC_env            vtbl_env       %ENV hash
  1002.     e  PERL_MAGIC_envelem        vtbl_envelem   %ENV hash element
  1003.     f  PERL_MAGIC_fm             vtbl_fm        Formline ('compiled' format)
  1004.     g  PERL_MAGIC_regex_global   vtbl_mglob     m//g target / study()ed string
  1005.     I  PERL_MAGIC_isa            vtbl_isa       @ISA array
  1006.     i  PERL_MAGIC_isaelem        vtbl_isaelem   @ISA array element
  1007.     k  PERL_MAGIC_nkeys          vtbl_nkeys     scalar(keys()) lvalue
  1008.     L  PERL_MAGIC_dbfile         (none)         Debugger %_<filename
  1009.     l  PERL_MAGIC_dbline         vtbl_dbline    Debugger %_<filename element
  1010.     m  PERL_MAGIC_mutex          vtbl_mutex     ???
  1011.     o  PERL_MAGIC_collxfrm       vtbl_collxfrm  Locale collate transformation
  1012.     P  PERL_MAGIC_tied           vtbl_pack      Tied array or hash
  1013.     p  PERL_MAGIC_tiedelem       vtbl_packelem  Tied array or hash element
  1014.     q  PERL_MAGIC_tiedscalar     vtbl_packelem  Tied scalar or handle
  1015.     r  PERL_MAGIC_qr             vtbl_qr        precompiled qr// regex
  1016.     S  PERL_MAGIC_sig            vtbl_sig       %SIG hash
  1017.     s  PERL_MAGIC_sigelem        vtbl_sigelem   %SIG hash element
  1018.     t  PERL_MAGIC_taint          vtbl_taint     Taintedness
  1019.     U  PERL_MAGIC_uvar           vtbl_uvar      Available for use by extensions
  1020.     v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
  1021.     V  PERL_MAGIC_vstring        (none)         v-string scalars
  1022.     w  PERL_MAGIC_utf8           vtbl_utf8      UTF-8 length+offset cache
  1023.     x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
  1024.     y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
  1025.                         variable / smart parameter
  1026.                         vivification
  1027.     *  PERL_MAGIC_glob           vtbl_glob      GV (typeglob)
  1028.     #  PERL_MAGIC_arylen         vtbl_arylen    Array length ($#ary)
  1029.     .  PERL_MAGIC_pos            vtbl_pos       pos() lvalue
  1030.     <  PERL_MAGIC_backref        vtbl_backref   ???
  1031.     ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by extensions
  1032.  
  1033. When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
  1034. uppercase letter is typically used to represent some kind of composite type
  1035. (a list or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element
  1036. of that composite type. Some internals code makes use of this case
  1037. relationship.  However, 'v' and 'V' (vec and v-string) are in no way related.
  1038.  
  1039. The C<PERL_MAGIC_ext> and C<PERL_MAGIC_uvar> magic types are defined
  1040. specifically for use by extensions and will not be used by perl itself.
  1041. Extensions can use C<PERL_MAGIC_ext> magic to 'attach' private information
  1042. to variables (typically objects).  This is especially useful because
  1043. there is no way for normal perl code to corrupt this private information
  1044. (unlike using extra elements of a hash object).
  1045.  
  1046. Similarly, C<PERL_MAGIC_uvar> magic can be used much like tie() to call a
  1047. C function any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
  1048. C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
  1049.  
  1050.     struct ufuncs {
  1051.         I32 (*uf_val)(pTHX_ IV, SV*);
  1052.         I32 (*uf_set)(pTHX_ IV, SV*);
  1053.         IV uf_index;
  1054.     };
  1055.  
  1056. When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
  1057. function will be called with C<uf_index> as the first arg and a pointer to
  1058. the SV as the second.  A simple example of how to add C<PERL_MAGIC_uvar>
  1059. magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
  1060. sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
  1061.  
  1062.     void
  1063.     Umagic(sv)
  1064.         SV *sv;
  1065.     PREINIT:
  1066.         struct ufuncs uf;
  1067.     CODE:
  1068.         uf.uf_val   = &my_get_fn;
  1069.         uf.uf_set   = &my_set_fn;
  1070.         uf.uf_index = 0;
  1071.         sv_magic(sv, 0, PERL_MAGIC_uvar, (char*)&uf, sizeof(uf));
  1072.  
  1073. Note that because multiple extensions may be using C<PERL_MAGIC_ext>
  1074. or C<PERL_MAGIC_uvar> magic, it is important for extensions to take
  1075. extra care to avoid conflict.  Typically only using the magic on
  1076. objects blessed into the same class as the extension is sufficient.
  1077. For C<PERL_MAGIC_ext> magic, it may also be appropriate to add an I32
  1078. 'signature' at the top of the private data area and check that.
  1079.  
  1080. Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
  1081. earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
  1082. be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
  1083. calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
  1084. C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
  1085. C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
  1086. obtained from external sources in functions that don't handle magic.
  1087. See L<perlapi> for a description of these functions.
  1088. For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
  1089. followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
  1090. since their implementation handles 'get' magic.
  1091.  
  1092. =head2 Finding Magic
  1093.  
  1094.     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
  1095.  
  1096. This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
  1097. If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
  1098. if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
  1099.  
  1100.     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
  1101.  
  1102. This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
  1103. field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
  1104. the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
  1105.  
  1106. =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
  1107.  
  1108. Tied hashes and arrays are magical beasts of the C<PERL_MAGIC_tied>
  1109. magic type.
  1110.  
  1111. WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
  1112. access functions requires understanding a few caveats.  Some
  1113. of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
  1114. in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
  1115. you find yourself actually applying such information in this section, be
  1116. aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
  1117.  
  1118. The perl tie function associates a variable with an object that implements
  1119. the various GET, SET, etc methods.  To perform the equivalent of the perl
  1120. tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
  1121. carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
  1122. creates a second hash which it blesses into the class which will implement
  1123. the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
  1124. reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
  1125. TIEHASH method in the MyTie class -
  1126. see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
  1127. to do this.
  1128.  
  1129.     SV*
  1130.     mytie()
  1131.     PREINIT:
  1132.         HV *hash;
  1133.         HV *stash;
  1134.         SV *tie;
  1135.     CODE:
  1136.         hash = newHV();
  1137.         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
  1138.         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
  1139.         sv_bless(tie, stash);
  1140.         hv_magic(hash, (GV*)tie, PERL_MAGIC_tied);
  1141.         RETVAL = newRV_noinc(hash);
  1142.     OUTPUT:
  1143.         RETVAL
  1144.  
  1145. The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
  1146. copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
  1147. C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
  1148. actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
  1149. C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
  1150. C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
  1151. TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
  1152. C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
  1153. leak. [/MAYCHANGE]
  1154.  
  1155. The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
  1156. C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
  1157.  
  1158. C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
  1159. C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
  1160. has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
  1161. need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
  1162. need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
  1163. the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
  1164. you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
  1165. a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
  1166. method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
  1167.  
  1168. [MAYCHANGE]
  1169. In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
  1170. fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
  1171. merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
  1172. "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
  1173. do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
  1174. the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
  1175. and hashes.
  1176.  
  1177. Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
  1178. functions requires the user to be aware of whether they are operating on
  1179. "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
  1180. changed to provide more transparent access to both tied and normal data
  1181. types in future versions.
  1182. [/MAYCHANGE]
  1183.  
  1184. You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
  1185. are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
  1186. and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
  1187. about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
  1188. the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
  1189. This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
  1190. substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
  1191. will not be insignificant.
  1192.  
  1193. =head2 Localizing changes
  1194.  
  1195. Perl has a very handy construction
  1196.  
  1197.   {
  1198.     local $var = 2;
  1199.     ...
  1200.   }
  1201.  
  1202. This construction is I<approximately> equivalent to
  1203.  
  1204.   {
  1205.     my $oldvar = $var;
  1206.     $var = 2;
  1207.     ...
  1208.     $var = $oldvar;
  1209.   }
  1210.  
  1211. The biggest difference is that the first construction would
  1212. reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
  1213. the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval>, etc. It is a little bit
  1214. more efficient as well.
  1215.  
  1216. There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
  1217. I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
  1218. undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
  1219. die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
  1220. C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
  1221. Such a construct may be created specially for some important localized
  1222. task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
  1223. subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
  1224. used. (In the second case the overhead of additional localization must
  1225. be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
  1226. an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
  1227.  
  1228. Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
  1229.  
  1230. =over 4
  1231.  
  1232. =item C<SAVEINT(int i)>
  1233.  
  1234. =item C<SAVEIV(IV i)>
  1235.  
  1236. =item C<SAVEI32(I32 i)>
  1237.  
  1238. =item C<SAVELONG(long i)>
  1239.  
  1240. These macros arrange things to restore the value of integer variable
  1241. C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
  1242.  
  1243. =item C<SAVESPTR(s)>
  1244.  
  1245. =item C<SAVEPPTR(p)>
  1246.  
  1247. These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
  1248. C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
  1249. C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
  1250. and back.
  1251.  
  1252. =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
  1253.  
  1254. The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
  1255. I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
  1256. mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
  1257. extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
  1258. C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
  1259. lifetimes can be wildly different.
  1260.  
  1261. Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
  1262.  
  1263. =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
  1264.  
  1265. Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
  1266. scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
  1267. effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
  1268. live scope has finished executing.
  1269.  
  1270. =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
  1271.  
  1272. The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
  1273.  
  1274. =item C<SAVEFREEPV(p)>
  1275.  
  1276. The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
  1277. end of I<pseudo-block>.
  1278.  
  1279. =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
  1280.  
  1281. Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
  1282. the end of I<pseudo-block>.
  1283.  
  1284. =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
  1285.  
  1286. The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
  1287. string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
  1288. short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
  1289. this:
  1290.  
  1291.   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
  1292.  
  1293. =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
  1294.  
  1295. At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
  1296. only argument C<p>.
  1297.  
  1298. =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
  1299.  
  1300. At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
  1301. implicit context argument (if any), and C<p>.
  1302.  
  1303. =item C<SAVESTACK_POS()>
  1304.  
  1305. The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
  1306. at the end of I<pseudo-block>.
  1307.  
  1308. =back
  1309.  
  1310. The following API list contains functions, thus one needs to
  1311. provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
  1312. or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar
  1313. function takes C<int *>.
  1314.  
  1315. =over 4
  1316.  
  1317. =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
  1318.  
  1319. Equivalent to Perl code C<local $gv>.
  1320.  
  1321. =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
  1322.  
  1323. =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
  1324.  
  1325. Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
  1326.  
  1327. =item C<void save_item(SV *item)>
  1328.  
  1329. Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
  1330. C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
  1331. using the stored value.
  1332.  
  1333. =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
  1334.  
  1335. A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
  1336. C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
  1337.  
  1338. =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
  1339.  
  1340. Similar to C<save_scalar>, but will reinstate an C<SV *>.
  1341.  
  1342. =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
  1343.  
  1344. =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
  1345.  
  1346. Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
  1347.  
  1348. =back
  1349.  
  1350. The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
  1351. I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
  1352. the containing scope should take a look there too.
  1353.  
  1354. =head1 Subroutines
  1355.  
  1356. =head2 XSUBs and the Argument Stack
  1357.  
  1358. The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
  1359. An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
  1360. program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
  1361.  
  1362. The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
  1363. the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
  1364. Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
  1365. an C<SV*> is used.
  1366.  
  1367. Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
  1368. the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
  1369. argument stack is not already long enough to handle all the return values.
  1370. An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
  1371. two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
  1372.  
  1373. To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
  1374. extended using the macro:
  1375.  
  1376.     EXTEND(SP, num);
  1377.  
  1378. where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
  1379. and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
  1380.  
  1381. Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using C<PUSHs>
  1382. macro. The pushed values will often need to be "mortal" (See
  1383. L</Reference Counts and Mortality>).
  1384.  
  1385.     PUSHs(sv_2mortal(newSViv(an_integer)))
  1386.     PUSHs(sv_2mortal(newSVpv("Some String",0)))
  1387.     PUSHs(sv_2mortal(newSVnv(3.141592)))
  1388.  
  1389. And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
  1390. as in:
  1391.  
  1392.     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
  1393.  
  1394. An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
  1395. to use the macro:
  1396.  
  1397.     XPUSHs(SV*)
  1398.  
  1399. This macro automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
  1400. do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
  1401.  
  1402. Despite their suggestions in earlier versions of this document the macros
  1403. C<PUSHi>, C<PUSHn> and C<PUSHp> are I<not> suited to XSUBs which return
  1404. multiple results, see L</Putting a C value on Perl stack>.
  1405.  
  1406. For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
  1407.  
  1408. =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
  1409.  
  1410. There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
  1411. within a C program.  These four are:
  1412.  
  1413.     I32  call_sv(SV*, I32);
  1414.     I32  call_pv(const char*, I32);
  1415.     I32  call_method(const char*, I32);
  1416.     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
  1417.  
  1418. The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
  1419. contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
  1420. reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
  1421. that control the context in which the subroutine is called, whether
  1422. or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
  1423. trapped, and how to treat return values.
  1424.  
  1425. All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
  1426. on the Perl stack.
  1427.  
  1428. These routines used to be called C<perl_call_sv>, etc., before Perl v5.6.0,
  1429. but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
  1430. compatibility.
  1431.  
  1432. When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
  1433. must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
  1434. functions:
  1435.  
  1436.     dSP
  1437.     SP
  1438.     PUSHMARK()
  1439.     PUTBACK
  1440.     SPAGAIN
  1441.     ENTER
  1442.     SAVETMPS
  1443.     FREETMPS
  1444.     LEAVE
  1445.     XPUSH*()
  1446.     POP*()
  1447.  
  1448. For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
  1449. consult L<perlcall>.
  1450.  
  1451. =head2 Memory Allocation
  1452.  
  1453. =head3 Allocation
  1454.  
  1455. All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
  1456. using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
  1457. transparency between differences in the actual malloc implementation that is
  1458. used within perl.
  1459.  
  1460. It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
  1461. with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
  1462. order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
  1463. platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
  1464.  
  1465. The following three macros are used to initially allocate memory :
  1466.  
  1467.     New(x, pointer, number, type);
  1468.     Newc(x, pointer, number, type, cast);
  1469.     Newz(x, pointer, number, type);
  1470.  
  1471. The first argument C<x> was a "magic cookie" that was used to keep track
  1472. of who called the macro, to help when debugging memory problems.  However,
  1473. the current code makes no use of this feature (most Perl developers now
  1474. use run-time memory checkers), so this argument can be any number.
  1475.  
  1476. The second argument C<pointer> should be the name of a variable that will
  1477. point to the newly allocated memory.
  1478.  
  1479. The third and fourth arguments C<number> and C<type> specify how many of
  1480. the specified type of data structure should be allocated.  The argument
  1481. C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newc>, C<cast>,
  1482. should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
  1483. argument.
  1484.  
  1485. Unlike the C<New> and C<Newc> macros, the C<Newz> macro calls C<memzero>
  1486. to zero out all the newly allocated memory.
  1487.  
  1488. =head3 Reallocation
  1489.  
  1490.     Renew(pointer, number, type);
  1491.     Renewc(pointer, number, type, cast);
  1492.     Safefree(pointer)
  1493.  
  1494. These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
  1495. piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
  1496. match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
  1497. "magic cookie" argument.
  1498.  
  1499. =head3 Moving
  1500.  
  1501.     Move(source, dest, number, type);
  1502.     Copy(source, dest, number, type);
  1503.     Zero(dest, number, type);
  1504.  
  1505. These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
  1506. memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
  1507. destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
  1508. instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
  1509. function).
  1510.  
  1511. =head2 PerlIO
  1512.  
  1513. The most recent development releases of Perl has been experimenting with
  1514. removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
  1515. other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
  1516. abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
  1517. was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
  1518. abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
  1519. is being used.
  1520.  
  1521. For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
  1522.  
  1523. =head2 Putting a C value on Perl stack
  1524.  
  1525. A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
  1526. stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
  1527. the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
  1528. reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
  1529. not constantly freed/created.
  1530.  
  1531. Each of the targets is created only once (but see
  1532. L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
  1533. an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
  1534. corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
  1535.  
  1536. The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
  1537. directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
  1538. others, which use it via C<(X)PUSH[pni]>.
  1539.  
  1540. Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
  1541. values on the stack. The following code will not do what you think:
  1542.  
  1543.     XPUSHi(10);
  1544.     XPUSHi(20);
  1545.  
  1546. This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
  1547. the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
  1548. At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
  1549. and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
  1550. to 20. If you need to push multiple different values, use C<XPUSHs>,
  1551. which bypasses C<TARG>.
  1552.  
  1553. On a related note, if you do use C<(X)PUSH[npi]>, then you're going to
  1554. need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
  1555. macros can make use of the local variable C<TARG>.
  1556.  
  1557. =head2 Scratchpads
  1558.  
  1559. The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
  1560. are created. The answer is that they are created when the current unit --
  1561. a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
  1562. subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
  1563. array is created, which is called a scratchpad for the current
  1564. unit.
  1565.  
  1566. A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
  1567. targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
  1568. by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
  1569. I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
  1570.  
  1571. The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
  1572. OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
  1573. would not conflict with the expected life of the temporary.
  1574.  
  1575. =head2 Scratchpads and recursion
  1576.  
  1577. In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
  1578. the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
  1579. (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
  1580. we need an extra level of indirection?
  1581.  
  1582. The answer is B<recursion>, and maybe B<threads>. Both
  1583. these can create several execution pointers going into the same
  1584. subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
  1585. for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
  1586. child), the parent and the child should have different
  1587. scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
  1588.  
  1589. So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
  1590. On each entry to the subroutine it is checked that the current
  1591. depth of the recursion is not more than the length of this array, and
  1592. if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
  1593.  
  1594. The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
  1595. marked with correct flags.
  1596.  
  1597. =head1 Compiled code
  1598.  
  1599. =head2 Code tree
  1600.  
  1601. Here we describe the internal form your code is converted to by
  1602. Perl. Start with a simple example:
  1603.  
  1604.   $a = $b + $c;
  1605.  
  1606. This is converted to a tree similar to this one:
  1607.  
  1608.              assign-to
  1609.            /           \
  1610.           +             $a
  1611.         /   \
  1612.       $b     $c
  1613.  
  1614. (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
  1615. parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
  1616. There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
  1617. which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
  1618. example above it looks like:
  1619.  
  1620.      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
  1621.  
  1622. But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
  1623. some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
  1624. contains more nodes than our simplified example, the execution order
  1625. is the same as in our example.
  1626.  
  1627. =head2 Examining the tree
  1628.  
  1629. If you have your perl compiled for debugging (usually done with
  1630. C<-DDEBUGGING> on the C<Configure> command line), you may examine the
  1631. compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
  1632. output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
  1633. this:
  1634.  
  1635.     5           TYPE = add  ===> 6
  1636.                 TARG = 1
  1637.                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1638.                 {
  1639.                     TYPE = null  ===> (4)
  1640.                       (was rv2sv)
  1641.                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1642.                     {
  1643.     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
  1644.                         FLAGS = (SCALAR)
  1645.                         GV = main::b
  1646.                     }
  1647.                 }
  1648.                 {
  1649.                     TYPE = null  ===> (5)
  1650.                       (was rv2sv)
  1651.                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1652.                     {
  1653.     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
  1654.                         FLAGS = (SCALAR)
  1655.                         GV = main::c
  1656.                     }
  1657.                 }
  1658.  
  1659. This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
  1660. not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
  1661. children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
  1662. of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
  1663.  
  1664.                    add
  1665.                  /     \
  1666.                null    null
  1667.                 |       |
  1668.                gvsv    gvsv
  1669.  
  1670. The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
  1671. 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
  1672. C<gvsv gvsv add whatever>.
  1673.  
  1674. Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
  1675. Perl core. The code which implements each operation can be found in the
  1676. F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
  1677. is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
  1678. different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
  1679. expect, and so has two children. To accommodate the various different
  1680. numbers of children, there are various types of op data structure, and
  1681. they link together in different ways.
  1682.  
  1683. The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
  1684. operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
  1685. C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
  1686. C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
  1687. op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
  1688. first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
  1689. C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
  1690. following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
  1691.  
  1692. There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
  1693. and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
  1694. C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
  1695. complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
  1696. optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
  1697. have children in accordance with its former type.
  1698.  
  1699. Another way to examine the tree is to use a compiler back-end module, such
  1700. as L<B::Concise>.
  1701.  
  1702. =head2 Compile pass 1: check routines
  1703.  
  1704. The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
  1705. the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
  1706. the first pass of perl compilation.
  1707.  
  1708. What makes this pass interesting for perl developers is that some
  1709. optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
  1710. so-called "check routines".  The correspondence between node names
  1711. and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
  1712. forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
  1713.  
  1714. A check routine is called when the node is fully constructed except
  1715. for the execution-order thread.  Since at this time there are no
  1716. back-links to the currently constructed node, one can do most any
  1717. operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
  1718. new nodes above/below it.
  1719.  
  1720. The check routine returns the node which should be inserted into the
  1721. tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
  1722. its argument).
  1723.  
  1724. By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
  1725. called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
  1726. called from F<perly.y>).
  1727.  
  1728. =head2 Compile pass 1a: constant folding
  1729.  
  1730. Immediately after the check routine is called the returned node is
  1731. checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
  1732. judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
  1733. node with the "return value" of the corresponding subtree is
  1734. substituted instead.  The subtree is deleted.
  1735.  
  1736. If constant folding was not performed, the execution-order thread is
  1737. created.
  1738.  
  1739. =head2 Compile pass 2: context propagation
  1740.  
  1741. When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
  1742. down through the tree.  At this time the context can have 5 values
  1743. (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
  1744. lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
  1745. to bottom: a node's context determines the context for its children.
  1746.  
  1747. Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
  1748. Since at this moment the compile tree contains back-references (via
  1749. "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
  1750. optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
  1751. of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
  1752.  
  1753. =head2 Compile pass 3: peephole optimization
  1754.  
  1755. After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
  1756. is created, an additional pass over the code is performed. This pass
  1757. is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
  1758. additional complications for conditionals).  These optimizations are
  1759. done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
  1760. are subject to the same restrictions as in the pass 2.
  1761.  
  1762. =head2 Pluggable runops
  1763.  
  1764. The compile tree is executed in a runops function.  There are two runops
  1765. functions, in F<run.c> and in F<dump.c>.  C<Perl_runops_debug> is used
  1766. with DEBUGGING and C<Perl_runops_standard> is used otherwise.  For fine
  1767. control over the execution of the compile tree it is possible to provide
  1768. your own runops function.
  1769.  
  1770. It's probably best to copy one of the existing runops functions and
  1771. change it to suit your needs.  Then, in the BOOT section of your XS
  1772. file, add the line:
  1773.  
  1774.   PL_runops = my_runops;
  1775.  
  1776. This function should be as efficient as possible to keep your programs
  1777. running as fast as possible.
  1778.  
  1779. =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
  1780.  
  1781. To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
  1782. functions which produce formatted output of internal data structures.
  1783.  
  1784. The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
  1785. for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
  1786. C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
  1787. module should already be familiar with its format.
  1788.  
  1789. C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
  1790. derivatives, and produces output similar to C<perl -Dx>; in fact,
  1791. C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
  1792. exactly like C<-Dx>.
  1793.  
  1794. Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
  1795. op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
  1796. subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
  1797. there is no op tree)
  1798.  
  1799.     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
  1800.  
  1801.     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
  1802.  
  1803.     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
  1804.  
  1805.     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
  1806.  
  1807.     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
  1808.  
  1809.     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
  1810.  
  1811. and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
  1812. the op tree of the main root.
  1813.  
  1814. =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
  1815.  
  1816. =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
  1817.  
  1818. The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
  1819. for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
  1820. functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
  1821. there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
  1822. interpreters, with one interpreter represented either as a C structure,
  1823. or inside a thread-specific structure.  These structures contain all
  1824. the context, the state of that interpreter.
  1825.  
  1826. Two macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY and
  1827. USE_5005THREADS.  The MULTIPLICITY build has a C structure
  1828. that packages all the interpreter state, and there is a similar thread-specific
  1829. data structure under USE_5005THREADS.  In both cases,
  1830. PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
  1831. support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
  1832. data structures.
  1833.  
  1834. All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
  1835. either subroutines taking some kind of structure as the first
  1836. argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
  1837. enable these two very different ways of building the interpreter,
  1838. the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
  1839. use of macros and subroutine naming conventions.
  1840.  
  1841. First problem: deciding which functions will be public API functions and
  1842. which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private
  1843. (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
  1844. "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
  1845. part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a
  1846. function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.
  1847. If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you
  1848. think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via
  1849. L<perlbug> explaining why you think it should be.
  1850.  
  1851. Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
  1852. declarations and calls can pass a structure as their first argument,
  1853. or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
  1854. declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
  1855. function used within the Perl guts:
  1856.  
  1857.   STATIC void
  1858.   S_incline(pTHX_ char *s)
  1859.  
  1860. STATIC becomes "static" in C, and may be #define'd to nothing in some
  1861. configurations in future.
  1862.  
  1863. A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
  1864. sanctioned for use in extensions) begins like this:
  1865.  
  1866.   void
  1867.   Perl_sv_setiv(pTHX_ SV* dsv, IV num)
  1868.  
  1869. C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
  1870. details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
  1871. or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
  1872. The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
  1873. or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
  1874. their variants.
  1875.  
  1876. When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
  1877. first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
  1878. in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
  1879. after the context argument because other arguments follow it.  If
  1880. PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
  1881. subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
  1882. macro without the trailing underscore is used when there are no additional
  1883. explicit arguments.
  1884.  
  1885. When a core function calls another, it must pass the context.  This
  1886. is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setiv>.  It expands into
  1887. something like this:
  1888.  
  1889.     #ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
  1890.       #define sv_setiv(a,b)      Perl_sv_setiv(aTHX_ a, b)
  1891.       /* can't do this for vararg functions, see below */
  1892.     #else
  1893.       #define sv_setiv           Perl_sv_setiv
  1894.     #endif
  1895.  
  1896. This works well, and means that XS authors can gleefully write:
  1897.  
  1898.     sv_setiv(foo, bar);
  1899.  
  1900. and still have it work under all the modes Perl could have been
  1901. compiled with.
  1902.  
  1903. This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
  1904. imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
  1905. either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
  1906. argument (the Perl core tends to do this with functions like
  1907. Perl_warner), or use a context-free version.
  1908.  
  1909. The context-free version of Perl_warner is called
  1910. Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
  1911. it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
  1912. C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
  1913. compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
  1914. cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
  1915.  
  1916. You can ignore [pad]THXx when browsing the Perl headers/sources.
  1917. Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
  1918. need only be aware of [pad]THX.
  1919.  
  1920. =head2 So what happened to dTHR?
  1921.  
  1922. C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
  1923. The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
  1924. pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
  1925. later still have it for backward source compatibility, but it is defined
  1926. to be a no-op.
  1927.  
  1928. =head2 How do I use all this in extensions?
  1929.  
  1930. When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
  1931. any functions in the Perl API will need to pass the initial context
  1932. argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
  1933. such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
  1934. built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
  1935.  
  1936. There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
  1937. which is also the default, in order to maintain source compatibility
  1938. with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
  1939. and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
  1940. Thus, something like:
  1941.  
  1942.         sv_setiv(sv, num);
  1943.  
  1944. in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
  1945. in effect:
  1946.  
  1947.         Perl_sv_setiv(Perl_get_context(), sv, num);
  1948.  
  1949. or to this otherwise:
  1950.  
  1951.         Perl_sv_setiv(sv, num);
  1952.  
  1953. You have to do nothing new in your extension to get this; since
  1954. the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
  1955. work.
  1956.  
  1957. The second, more efficient way is to use the following template for
  1958. your Foo.xs:
  1959.  
  1960.         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
  1961.         #include "EXTERN.h"
  1962.         #include "perl.h"
  1963.         #include "XSUB.h"
  1964.  
  1965.         static my_private_function(int arg1, int arg2);
  1966.  
  1967.         static SV *
  1968.         my_private_function(int arg1, int arg2)
  1969.         {
  1970.             dTHX;       /* fetch context */
  1971.             ... call many Perl API functions ...
  1972.         }
  1973.  
  1974.         [... etc ...]
  1975.  
  1976.         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
  1977.  
  1978.         /* typical XSUB */
  1979.  
  1980.         void
  1981.         my_xsub(arg)
  1982.                 int arg
  1983.             CODE:
  1984.                 my_private_function(arg, 10);
  1985.  
  1986. Note that the only two changes from the normal way of writing an
  1987. extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
  1988. including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
  1989. the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
  1990. know which functions need this, because the C compiler will complain
  1991. that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
  1992. are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
  1993. correctly defined to pass in the implicit context if needed.
  1994.  
  1995. The third, even more efficient way is to ape how it is done within
  1996. the Perl guts:
  1997.  
  1998.  
  1999.         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
  2000.         #include "EXTERN.h"
  2001.         #include "perl.h"
  2002.         #include "XSUB.h"
  2003.  
  2004.         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
  2005.         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
  2006.  
  2007.         static SV *
  2008.         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
  2009.         {
  2010.             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
  2011.             ... call Perl API functions ...
  2012.         }
  2013.  
  2014.         [... etc ...]
  2015.  
  2016.         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
  2017.  
  2018.         /* typical XSUB */
  2019.  
  2020.         void
  2021.         my_xsub(arg)
  2022.                 int arg
  2023.             CODE:
  2024.                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
  2025.  
  2026. This implementation never has to fetch the context using a function
  2027. call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
  2028. your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
  2029. two approaches freely.
  2030.  
  2031. Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
  2032. macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
  2033. or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
  2034.  
  2035. =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
  2036.  
  2037. If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
  2038. another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
  2039. initialized correctly in each of those threads.
  2040.  
  2041. The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
  2042. the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
  2043. anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
  2044. created it, and that thread did not create or call any other interpreters
  2045. afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
  2046. thread before calling any functions in the Perl API on that particular
  2047. interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
  2048. thread as the first thing you do:
  2049.  
  2050.     /* do this before doing anything else with some_perl */
  2051.     PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
  2052.  
  2053.     ... other Perl API calls on some_perl go here ...
  2054.  
  2055. =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
  2056.  
  2057. Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
  2058. that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
  2059. there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
  2060. about the environment it's running on.  This is enabled with the
  2061. PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with USE_ITHREADS
  2062. and USE_5005THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
  2063.  
  2064. This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
  2065. environment) for all the system calls.  This makes it possible for
  2066. all the system stuff to maintain their own state, broken down into
  2067. seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
  2068. calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
  2069. more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
  2070. the extra work needed to pretend that different interpreters are
  2071. actually different "processes", would be done here.
  2072.  
  2073. The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
  2074. There could be one or more interpreters in a process, and one or
  2075. more "hosts", with free association between them.
  2076.  
  2077. =head1 Internal Functions
  2078.  
  2079. All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
  2080. world are prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
  2081. functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
  2082. Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
  2083. static functions start with C<S_>.)
  2084.  
  2085. Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
  2086. without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
  2087. F<embed.h>. This header file is generated automatically from
  2088. F<embed.pl> and F<embed.fnc>. F<embed.pl> also creates the prototyping
  2089. header files for the internal functions, generates the documentation
  2090. and a lot of other bits and pieces. It's important that when you add
  2091. a new function to the core or change an existing one, you change the
  2092. data in the table in F<embed.fnc> as well. Here's a sample entry from
  2093. that table:
  2094.  
  2095.     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
  2096.  
  2097. The second column is the return type, the third column the name. Columns
  2098. after that are the arguments. The first column is a set of flags:
  2099.  
  2100. =over 3
  2101.  
  2102. =item A
  2103.  
  2104. This function is a part of the public API.
  2105.  
  2106. =item p
  2107.  
  2108. This function has a C<Perl_> prefix; ie, it is defined as C<Perl_av_fetch>
  2109.  
  2110. =item d
  2111.  
  2112. This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
  2113. look at in a second.
  2114.  
  2115. =back
  2116.  
  2117. Other available flags are:
  2118.  
  2119. =over 3
  2120.  
  2121. =item s
  2122.  
  2123. This is a static function and is defined as C<S_whatever>, and usually
  2124. called within the sources as C<whatever(...)>.
  2125.  
  2126. =item n
  2127.  
  2128. This does not use C<aTHX_> and C<pTHX> to pass interpreter context. (See
  2129. L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
  2130.  
  2131. =item r
  2132.  
  2133. This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
  2134.  
  2135. =item f
  2136.  
  2137. This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
  2138. The argument list should end with C<...>, like this:
  2139.  
  2140.     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
  2141.  
  2142. =item M
  2143.  
  2144. This function is part of the experimental development API, and may change
  2145. or disappear without notice.
  2146.  
  2147. =item o
  2148.  
  2149. This function should not have a compatibility macro to define, say,
  2150. C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
  2151.  
  2152. =item x
  2153.  
  2154. This function isn't exported out of the Perl core.
  2155.  
  2156. =item m
  2157.  
  2158. This is implemented as a macro.
  2159.  
  2160. =item X
  2161.  
  2162. This function is explicitly exported.
  2163.  
  2164. =item E
  2165.  
  2166. This function is visible to extensions included in the Perl core.
  2167.  
  2168. =item b
  2169.  
  2170. Binary backward compatibility; this function is a macro but also has
  2171. a C<Perl_> implementation (which is exported).
  2172.  
  2173. =back
  2174.  
  2175. If you edit F<embed.pl> or F<embed.fnc>, you will need to run
  2176. C<make regen_headers> to force a rebuild of F<embed.h> and other
  2177. auto-generated files.
  2178.  
  2179. =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
  2180.  
  2181. If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
  2182. formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
  2183. following macros for portability
  2184.  
  2185.         IVdf            IV in decimal
  2186.         UVuf            UV in decimal
  2187.         UVof            UV in octal
  2188.         UVxf            UV in hexadecimal
  2189.         NVef            NV %e-like
  2190.         NVff            NV %f-like
  2191.         NVgf            NV %g-like
  2192.  
  2193. These will take care of 64-bit integers and long doubles.
  2194. For example:
  2195.  
  2196.         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
  2197.  
  2198. The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
  2199.  
  2200. If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
  2201. with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
  2202.  
  2203. =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
  2204.  
  2205. Because pointer size does not necessarily equal integer size,
  2206. use the follow macros to do it right.
  2207.  
  2208.         PTR2UV(pointer)
  2209.         PTR2IV(pointer)
  2210.         PTR2NV(pointer)
  2211.         INT2PTR(pointertotype, integer)
  2212.  
  2213. For example:
  2214.  
  2215.         IV  iv = ...;
  2216.         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
  2217.  
  2218. and
  2219.  
  2220.         AV *av = ...;
  2221.         UV  uv = PTR2UV(av);
  2222.  
  2223. =head2 Source Documentation
  2224.  
  2225. There's an effort going on to document the internal functions and
  2226. automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
  2227. such manual which details all the functions which are available to XS
  2228. writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
  2229. which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
  2230.  
  2231. Source documentation is created by putting POD comments into the C
  2232. source, like this:
  2233.  
  2234.  /*
  2235.  =for apidoc sv_setiv
  2236.  
  2237.  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
  2238.  C<sv_setiv_mg>.
  2239.  
  2240.  =cut
  2241.  */
  2242.  
  2243. Please try and supply some documentation if you add functions to the
  2244. Perl core.
  2245.  
  2246. =head1 Unicode Support
  2247.  
  2248. Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
  2249. writers to understand this support and make sure that the code they
  2250. write does not corrupt Unicode data.
  2251.  
  2252. =head2 What B<is> Unicode, anyway?
  2253.  
  2254. In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
  2255. us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
  2256. no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
  2257. particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
  2258. used to happen was that particular languages would stick their own
  2259. alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
  2260. course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
  2261. ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
  2262.  
  2263. Worse still, if you've got a language like Chinese or
  2264. Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
  2265. can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
  2266. altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
  2267. to one character.
  2268.  
  2269. To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
  2270. produced a new character set containing all the characters you can
  2271. possibly think of and more. There are several ways of representing these
  2272. characters, and the one Perl uses is called UTF-8. UTF-8 uses
  2273. a variable number of bytes to represent a character, instead of just
  2274. one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
  2275.  
  2276. =head2 How can I recognise a UTF-8 string?
  2277.  
  2278. You can't. This is because UTF-8 data is stored in bytes just like
  2279. non-UTF-8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
  2280. capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
  2281. C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
  2282. has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
  2283. is what makes Unicode input an interesting problem.
  2284.  
  2285. The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
  2286. contains only valid UTF-8 characters. However, it can't do the work for
  2287. you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
  2288. whether the current character in a string is valid UTF-8.
  2289.  
  2290. =head2 How does UTF-8 represent Unicode characters?
  2291.  
  2292. As mentioned above, UTF-8 uses a variable number of bytes to store a
  2293. character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
  2294. like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
  2295. continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
  2296. bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
  2297. so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
  2298.  
  2299. Assuming you know you're dealing with a UTF-8 string, you can find out
  2300. how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
  2301.  
  2302.     char *utf = "\305\233\340\240\201";
  2303.     I32 len;
  2304.  
  2305.     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
  2306.     utf += len;
  2307.     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
  2308.  
  2309. Another way to skip over characters in a UTF-8 string is to use
  2310. C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
  2311. over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
  2312. lightly.
  2313.  
  2314. All bytes in a multi-byte UTF-8 character will have the high bit set,
  2315. so you can test if you need to do something special with this
  2316. character like this (the UTF8_IS_INVARIANT() is a macro that tests
  2317. whether the byte can be encoded as a single byte even in UTF-8):
  2318.  
  2319.     U8 *utf;
  2320.     UV uv;    /* Note: a UV, not a U8, not a char */
  2321.  
  2322.     if (!UTF8_IS_INVARIANT(*utf))
  2323.         /* Must treat this as UTF-8 */
  2324.         uv = utf8_to_uv(utf);
  2325.     else
  2326.         /* OK to treat this character as a byte */
  2327.         uv = *utf;
  2328.  
  2329. You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
  2330. value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
  2331. for putting a UV into UTF-8:
  2332.  
  2333.     if (!UTF8_IS_INVARIANT(uv))
  2334.         /* Must treat this as UTF8 */
  2335.         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
  2336.     else
  2337.         /* OK to treat this character as a byte */
  2338.         *utf8++ = uv;
  2339.  
  2340. You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
  2341. you're ever in a situation where you have to match UTF-8 and non-UTF-8
  2342. characters. You may not skip over UTF-8 characters in this case. If you
  2343. do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF-8 characters;
  2344. for instance, if your UTF-8 string contains C<v196.172>, and you skip
  2345. that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF-8 string.
  2346. So don't do that!
  2347.  
  2348. =head2 How does Perl store UTF-8 strings?
  2349.  
  2350. Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
  2351. slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
  2352. encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
  2353. manipulate this flag with the following macros:
  2354.  
  2355.     SvUTF8(sv)
  2356.     SvUTF8_on(sv)
  2357.     SvUTF8_off(sv)
  2358.  
  2359. This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
  2360. Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
  2361. C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
  2362. undesirable results.
  2363.  
  2364. The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
  2365. flagged is UTF-8, and contains a byte sequence that could be UTF-8 -
  2366. especially when combining non-UTF-8 and UTF-8 strings.
  2367.  
  2368. Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
  2369. need be sure you don't accidentally knock it off while you're
  2370. manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
  2371.  
  2372.     SV *sv;
  2373.     SV *nsv;
  2374.     STRLEN len;
  2375.     char *p;
  2376.  
  2377.     p = SvPV(sv, len);
  2378.     frobnicate(p);
  2379.     nsv = newSVpvn(p, len);
  2380.  
  2381. The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
  2382. copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
  2383. old SV has the UTF-8 flag set, and act accordingly:
  2384.  
  2385.     p = SvPV(sv, len);
  2386.     frobnicate(p);
  2387.     nsv = newSVpvn(p, len);
  2388.     if (SvUTF8(sv))
  2389.         SvUTF8_on(nsv);
  2390.  
  2391. In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
  2392. not it's dealing with UTF-8 data, so that it can handle the string
  2393. appropriately.
  2394.  
  2395. Since just passing an SV to an XS function and copying the data of
  2396. the SV is not enough to copy the UTF-8 flags, even less right is just
  2397. passing a C<char *> to an XS function.
  2398.  
  2399. =head2 How do I convert a string to UTF-8?
  2400.  
  2401. If you're mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings, you might find it necessary
  2402. to upgrade one of the strings to UTF-8. If you've got an SV, the easiest
  2403. way to do this is:
  2404.  
  2405.     sv_utf8_upgrade(sv);
  2406.  
  2407. However, you must not do this, for example:
  2408.  
  2409.     if (!SvUTF8(left))
  2410.         sv_utf8_upgrade(left);
  2411.  
  2412. If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
  2413. strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
  2414. by the end user, it can cause problems.
  2415.  
  2416. Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF-8-encoded B<copy> of its
  2417. string argument. This is useful for having the data available for
  2418. comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
  2419. C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
  2420. the string contains any characters above 255 that can't be represented
  2421. in a single byte.
  2422.  
  2423. =head2 Is there anything else I need to know?
  2424.  
  2425. Not really. Just remember these things:
  2426.  
  2427. =over 3
  2428.  
  2429. =item *
  2430.  
  2431. There's no way to tell if a string is UTF-8 or not. You can tell if an SV
  2432. is UTF-8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
  2433. something should be UTF-8. Treat the flag as part of the PV, even though
  2434. it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
  2435.  
  2436. =item *
  2437.  
  2438. If a string is UTF-8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
  2439. unless C<UTF8_IS_INVARIANT(*s)> in which case you can use C<*s>.
  2440.  
  2441. =item *
  2442.  
  2443. When writing a character C<uv> to a UTF-8 string, B<always> use
  2444. C<uv_to_utf8>, unless C<UTF8_IS_INVARIANT(uv))> in which case
  2445. you can use C<*s = uv>.
  2446.  
  2447. =item *
  2448.  
  2449. Mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
  2450. a new string which is UTF-8 encoded. There are tricks you can use to
  2451. delay deciding whether you need to use a UTF-8 string until you get to a
  2452. high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
  2453.  
  2454. =back
  2455.  
  2456. =head1 Custom Operators
  2457.  
  2458. Custom operator support is a new experimental feature that allows you to
  2459. define your own ops. This is primarily to allow the building of
  2460. interpreters for other languages in the Perl core, but it also allows
  2461. optimizations through the creation of "macro-ops" (ops which perform the
  2462. functions of multiple ops which are usually executed together, such as
  2463. C<gvsv, gvsv, add>.) 
  2464.  
  2465. This feature is implemented as a new op type, C<OP_CUSTOM>. The Perl
  2466. core does not "know" anything special about this op type, and so it will
  2467. not be involved in any optimizations. This also means that you can
  2468. define your custom ops to be any op structure - unary, binary, list and
  2469. so on - you like.
  2470.  
  2471. It's important to know what custom operators won't do for you. They
  2472. won't let you add new syntax to Perl, directly. They won't even let you
  2473. add new keywords, directly. In fact, they won't change the way Perl
  2474. compiles a program at all. You have to do those changes yourself, after
  2475. Perl has compiled the program. You do this either by manipulating the op
  2476. tree using a C<CHECK> block and the C<B::Generate> module, or by adding
  2477. a custom peephole optimizer with the C<optimize> module.
  2478.  
  2479. When you do this, you replace ordinary Perl ops with custom ops by
  2480. creating ops with the type C<OP_CUSTOM> and the C<pp_addr> of your own
  2481. PP function. This should be defined in XS code, and should look like
  2482. the PP ops in C<pp_*.c>. You are responsible for ensuring that your op
  2483. takes the appropriate number of values from the stack, and you are
  2484. responsible for adding stack marks if necessary.
  2485.  
  2486. You should also "register" your op with the Perl interpreter so that it
  2487. can produce sensible error and warning messages. Since it is possible to
  2488. have multiple custom ops within the one "logical" op type C<OP_CUSTOM>,
  2489. Perl uses the value of C<< o->op_ppaddr >> as a key into the
  2490. C<PL_custom_op_descs> and C<PL_custom_op_names> hashes. This means you
  2491. need to enter a name and description for your op at the appropriate
  2492. place in the C<PL_custom_op_names> and C<PL_custom_op_descs> hashes.
  2493.  
  2494. Forthcoming versions of C<B::Generate> (version 1.0 and above) should
  2495. directly support the creation of custom ops by name; C<Opcodes::Custom> 
  2496. will provide functions which make it trivial to "register" custom ops to
  2497. the Perl interpreter.
  2498.  
  2499. =head1 AUTHORS
  2500.  
  2501. Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
  2502. E<lt>okamoto@corp.hp.comE<gt>.  It is now maintained as part of Perl
  2503. itself by the Perl 5 Porters E<lt>perl5-porters@perl.orgE<gt>.
  2504.  
  2505. With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
  2506. Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
  2507. Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
  2508. Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
  2509.  
  2510. =head1 SEE ALSO
  2511.  
  2512. perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)
  2513.