home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ OS/2 Shareware BBS: 10 Tools / 10-Tools.zip / perl_pod.zip / perlcall.pod < prev    next >
Text File  |  1997-11-25  |  56KB  |  1,954 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlcall - Perl calling conventions from C
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. The purpose of this document is to show you how to call Perl subroutines
  8. directly from C, i.e., how to write I<callbacks>.
  9.  
  10. Apart from discussing the C interface provided by Perl for writing
  11. callbacks the document uses a series of examples to show how the
  12. interface actually works in practice.  In addition some techniques for
  13. coding callbacks are covered.
  14.  
  15. Examples where callbacks are necessary include
  16.  
  17. =over 5
  18.  
  19. =item * An Error Handler
  20.  
  21. You have created an XSUB interface to an application's C API.
  22.  
  23. A fairly common feature in applications is to allow you to define a C
  24. function that will be called whenever something nasty occurs. What we
  25. would like is to be able to specify a Perl subroutine that will be
  26. called instead.
  27.  
  28. =item * An Event Driven Program
  29.  
  30. The classic example of where callbacks are used is when writing an
  31. event driven program like for an X windows application.  In this case
  32. you register functions to be called whenever specific events occur,
  33. e.g., a mouse button is pressed, the cursor moves into a window or a
  34. menu item is selected.
  35.  
  36. =back
  37.  
  38. Although the techniques described here are applicable when embedding
  39. Perl in a C program, this is not the primary goal of this document.
  40. There are other details that must be considered and are specific to
  41. embedding Perl. For details on embedding Perl in C refer to
  42. L<perlembed>.
  43.  
  44. Before you launch yourself head first into the rest of this document,
  45. it would be a good idea to have read the following two documents -
  46. L<perlxs> and L<perlguts>.
  47.  
  48. =head1 THE PERL_CALL FUNCTIONS
  49.  
  50. Although this stuff is easier to explain using examples, you first need
  51. be aware of a few important definitions.
  52.  
  53. Perl has a number of C functions that allow you to call Perl
  54. subroutines.  They are
  55.  
  56.     I32 perl_call_sv(SV* sv, I32 flags) ;
  57.     I32 perl_call_pv(char *subname, I32 flags) ;
  58.     I32 perl_call_method(char *methname, I32 flags) ;
  59.     I32 perl_call_argv(char *subname, I32 flags, register char **argv) ;
  60.  
  61. The key function is I<perl_call_sv>.  All the other functions are
  62. fairly simple wrappers which make it easier to call Perl subroutines in
  63. special cases. At the end of the day they will all call I<perl_call_sv>
  64. to invoke the Perl subroutine.
  65.  
  66. All the I<perl_call_*> functions have a C<flags> parameter which is
  67. used to pass a bit mask of options to Perl.  This bit mask operates
  68. identically for each of the functions.  The settings available in the
  69. bit mask are discussed in L<FLAG VALUES>.
  70.  
  71. Each of the functions will now be discussed in turn.
  72.  
  73. =over 5
  74.  
  75. =item B<perl_call_sv>
  76.  
  77. I<perl_call_sv> takes two parameters, the first, C<sv>, is an SV*.
  78. This allows you to specify the Perl subroutine to be called either as a
  79. C string (which has first been converted to an SV) or a reference to a
  80. subroutine. The section, I<Using perl_call_sv>, shows how you can make
  81. use of I<perl_call_sv>.
  82.  
  83. =item B<perl_call_pv>
  84.  
  85. The function, I<perl_call_pv>, is similar to I<perl_call_sv> except it
  86. expects its first parameter to be a C char* which identifies the Perl
  87. subroutine you want to call, e.g., C<perl_call_pv("fred", 0)>.  If the
  88. subroutine you want to call is in another package, just include the
  89. package name in the string, e.g., C<"pkg::fred">.
  90.  
  91. =item B<perl_call_method>
  92.  
  93. The function I<perl_call_method> is used to call a method from a Perl
  94. class.  The parameter C<methname> corresponds to the name of the method
  95. to be called.  Note that the class that the method belongs to is passed
  96. on the Perl stack rather than in the parameter list. This class can be
  97. either the name of the class (for a static method) or a reference to an
  98. object (for a virtual method).  See L<perlobj> for more information on
  99. static and virtual methods and L<Using perl_call_method> for an example
  100. of using I<perl_call_method>.
  101.  
  102. =item B<perl_call_argv>
  103.  
  104. I<perl_call_argv> calls the Perl subroutine specified by the C string
  105. stored in the C<subname> parameter. It also takes the usual C<flags>
  106. parameter.  The final parameter, C<argv>, consists of a NULL terminated
  107. list of C strings to be passed as parameters to the Perl subroutine.
  108. See I<Using perl_call_argv>.
  109.  
  110. =back
  111.  
  112. All the functions return an integer. This is a count of the number of
  113. items returned by the Perl subroutine. The actual items returned by the
  114. subroutine are stored on the Perl stack.
  115.  
  116. As a general rule you should I<always> check the return value from
  117. these functions.  Even if you are expecting only a particular number of
  118. values to be returned from the Perl subroutine, there is nothing to
  119. stop someone from doing something unexpected - don't say you haven't
  120. been warned.
  121.  
  122. =head1 FLAG VALUES
  123.  
  124. The C<flags> parameter in all the I<perl_call_*> functions is a bit mask
  125. which can consist of any combination of the symbols defined below,
  126. OR'ed together.
  127.  
  128.  
  129. =head2  G_VOID
  130.  
  131. Calls the Perl subroutine in a void context.
  132.  
  133. This flag has 2 effects:
  134.  
  135. =over 5
  136.  
  137. =item 1.
  138.  
  139. It indicates to the subroutine being called that it is executing in
  140. a void context (if it executes I<wantarray> the result will be the
  141. undefined value).
  142.  
  143. =item 2.
  144.  
  145. It ensures that nothing is actually returned from the subroutine.
  146.  
  147. =back
  148.  
  149. The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
  150. items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
  151. be 0.
  152.  
  153.  
  154. =head2  G_SCALAR
  155.  
  156. Calls the Perl subroutine in a scalar context.  This is the default
  157. context flag setting for all the I<perl_call_*> functions.
  158.  
  159. This flag has 2 effects:
  160.  
  161. =over 5
  162.  
  163. =item 1.
  164.  
  165. It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
  166. scalar context (if it executes I<wantarray> the result will be false).
  167.  
  168. =item 2.
  169.  
  170. It ensures that only a scalar is actually returned from the subroutine.
  171. The subroutine can, of course,  ignore the I<wantarray> and return a
  172. list anyway. If so, then only the last element of the list will be
  173. returned.
  174.  
  175. =back
  176.  
  177. The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
  178. items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
  179. be either 0 or 1.
  180.  
  181. If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
  182.  
  183. If 1, then the item actually returned by the Perl subroutine will be
  184. stored on the Perl stack - the section I<Returning a Scalar> shows how
  185. to access this value on the stack.  Remember that regardless of how
  186. many items the Perl subroutine returns, only the last one will be
  187. accessible from the stack - think of the case where only one value is
  188. returned as being a list with only one element.  Any other items that
  189. were returned will not exist by the time control returns from the
  190. I<perl_call_*> function.  The section I<Returning a list in a scalar
  191. context> shows an example of this behavior.
  192.  
  193.  
  194. =head2 G_ARRAY
  195.  
  196. Calls the Perl subroutine in a list context.
  197.  
  198. As with G_SCALAR, this flag has 2 effects:
  199.  
  200. =over 5
  201.  
  202. =item 1.
  203.  
  204. It indicates to the subroutine being called that it is executing in an
  205. array context (if it executes I<wantarray> the result will be true).
  206.  
  207.  
  208. =item 2.
  209.  
  210. It ensures that all items returned from the subroutine will be
  211. accessible when control returns from the I<perl_call_*> function.
  212.  
  213. =back
  214.  
  215. The value returned by the I<perl_call_*> function indicates how many
  216. items have been returned by the Perl subroutine.
  217.  
  218. If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
  219.  
  220. If not 0, then it will be a count of the number of items returned by
  221. the subroutine. These items will be stored on the Perl stack.  The
  222. section I<Returning a list of values> gives an example of using the
  223. G_ARRAY flag and the mechanics of accessing the returned items from the
  224. Perl stack.
  225.  
  226. =head2 G_DISCARD
  227.  
  228. By default, the I<perl_call_*> functions place the items returned from
  229. by the Perl subroutine on the stack.  If you are not interested in
  230. these items, then setting this flag will make Perl get rid of them
  231. automatically for you.  Note that it is still possible to indicate a
  232. context to the Perl subroutine by using either G_SCALAR or G_ARRAY.
  233.  
  234. If you do not set this flag then it is I<very> important that you make
  235. sure that any temporaries (i.e., parameters passed to the Perl
  236. subroutine and values returned from the subroutine) are disposed of
  237. yourself.  The section I<Returning a Scalar> gives details of how to
  238. dispose of these temporaries explicitly and the section I<Using Perl to
  239. dispose of temporaries> discusses the specific circumstances where you
  240. can ignore the problem and let Perl deal with it for you.
  241.  
  242. =head2 G_NOARGS
  243.  
  244. Whenever a Perl subroutine is called using one of the I<perl_call_*>
  245. functions, it is assumed by default that parameters are to be passed to
  246. the subroutine.  If you are not passing any parameters to the Perl
  247. subroutine, you can save a bit of time by setting this flag.  It has
  248. the effect of not creating the C<@_> array for the Perl subroutine.
  249.  
  250. Although the functionality provided by this flag may seem
  251. straightforward, it should be used only if there is a good reason to do
  252. so.  The reason for being cautious is that even if you have specified
  253. the G_NOARGS flag, it is still possible for the Perl subroutine that
  254. has been called to think that you have passed it parameters.
  255.  
  256. In fact, what can happen is that the Perl subroutine you have called
  257. can access the C<@_> array from a previous Perl subroutine.  This will
  258. occur when the code that is executing the I<perl_call_*> function has
  259. itself been called from another Perl subroutine. The code below
  260. illustrates this
  261.  
  262.     sub fred
  263.       { print "@_\n"  }
  264.  
  265.     sub joe
  266.       { &fred }
  267.  
  268.     &joe(1,2,3) ;
  269.  
  270. This will print
  271.  
  272.     1 2 3
  273.  
  274. What has happened is that C<fred> accesses the C<@_> array which
  275. belongs to C<joe>.
  276.  
  277.  
  278. =head2 G_EVAL
  279.  
  280. It is possible for the Perl subroutine you are calling to terminate
  281. abnormally, e.g., by calling I<die> explicitly or by not actually
  282. existing.  By default, when either of these of events occurs, the
  283. process will terminate immediately.  If though, you want to trap this
  284. type of event, specify the G_EVAL flag.  It will put an I<eval { }>
  285. around the subroutine call.
  286.  
  287. Whenever control returns from the I<perl_call_*> function you need to
  288. check the C<$@> variable as you would in a normal Perl script.
  289.  
  290. The value returned from the I<perl_call_*> function is dependent on
  291. what other flags have been specified and whether an error has
  292. occurred.  Here are all the different cases that can occur:
  293.  
  294. =over 5
  295.  
  296. =item *
  297.  
  298. If the I<perl_call_*> function returns normally, then the value
  299. returned is as specified in the previous sections.
  300.  
  301. =item *
  302.  
  303. If G_DISCARD is specified, the return value will always be 0.
  304.  
  305. =item *
  306.  
  307. If G_ARRAY is specified I<and> an error has occurred, the return value
  308. will always be 0.
  309.  
  310. =item *
  311.  
  312. If G_SCALAR is specified I<and> an error has occurred, the return value
  313. will be 1 and the value on the top of the stack will be I<undef>. This
  314. means that if you have already detected the error by checking C<$@> and
  315. you want the program to continue, you must remember to pop the I<undef>
  316. from the stack.
  317.  
  318. =back
  319.  
  320. See I<Using G_EVAL> for details on using G_EVAL.
  321.  
  322. =head2 G_KEEPERR
  323.  
  324. You may have noticed that using the G_EVAL flag described above will
  325. B<always> clear the C<$@> variable and set it to a string describing
  326. the error iff there was an error in the called code.  This unqualified
  327. resetting of C<$@> can be problematic in the reliable identification of
  328. errors using the C<eval {}> mechanism, because the possibility exists
  329. that perl will call other code (end of block processing code, for
  330. example) between the time the error causes C<$@> to be set within
  331. C<eval {}>, and the subsequent statement which checks for the value of
  332. C<$@> gets executed in the user's script.
  333.  
  334. This scenario will mostly be applicable to code that is meant to be
  335. called from within destructors, asynchronous callbacks, signal
  336. handlers, C<__DIE__> or C<__WARN__> hooks, and C<tie> functions.  In
  337. such situations, you will not want to clear C<$@> at all, but simply to
  338. append any new errors to any existing value of C<$@>.
  339.  
  340. The G_KEEPERR flag is meant to be used in conjunction with G_EVAL in
  341. I<perl_call_*> functions that are used to implement such code.  This flag
  342. has no effect when G_EVAL is not used.
  343.  
  344. When G_KEEPERR is used, any errors in the called code will be prefixed
  345. with the string "\t(in cleanup)", and appended to the current value
  346. of C<$@>.
  347.  
  348. The G_KEEPERR flag was introduced in Perl version 5.002.
  349.  
  350. See I<Using G_KEEPERR> for an example of a situation that warrants the
  351. use of this flag.
  352.  
  353. =head2 Determining the Context
  354.  
  355. As mentioned above, you can determine the context of the currently
  356. executing subroutine in Perl with I<wantarray>.  The equivalent test
  357. can be made in C by using the C<GIMME_V> macro, which returns
  358. C<G_ARRAY> if you have been called in an array context, C<G_SCALAR> if
  359. in a scalar context, or C<G_VOID> if in a void context (i.e. the
  360. return value will not be used).  An older version of this macro is
  361. called C<GIMME>; in a void context it returns C<G_SCALAR> instead of
  362. C<G_VOID>.  An example of using the C<GIMME_V> macro is shown in
  363. section I<Using GIMME_V>.
  364.  
  365. =head1 KNOWN PROBLEMS
  366.  
  367. This section outlines all known problems that exist in the
  368. I<perl_call_*> functions.
  369.  
  370. =over 5
  371.  
  372. =item 1.
  373.  
  374. If you are intending to make use of both the G_EVAL and G_SCALAR flags
  375. in your code, use a version of Perl greater than 5.000.  There is a bug
  376. in version 5.000 of Perl which means that the combination of these two
  377. flags will not work as described in the section I<FLAG VALUES>.
  378.  
  379. Specifically, if the two flags are used when calling a subroutine and
  380. that subroutine does not call I<die>, the value returned by
  381. I<perl_call_*> will be wrong.
  382.  
  383.  
  384. =item 2.
  385.  
  386. In Perl 5.000 and 5.001 there is a problem with using I<perl_call_*> if
  387. the Perl sub you are calling attempts to trap a I<die>.
  388.  
  389. The symptom of this problem is that the called Perl sub will continue
  390. to completion, but whenever it attempts to pass control back to the
  391. XSUB, the program will immediately terminate.
  392.  
  393. For example, say you want to call this Perl sub
  394.  
  395.     sub fred
  396.     {
  397.         eval { die "Fatal Error" ; }
  398.         print "Trapped error: $@\n"
  399.             if $@ ;
  400.     }
  401.  
  402. via this XSUB
  403.  
  404.     void
  405.     Call_fred()
  406.         CODE:
  407.         PUSHMARK(sp) ;
  408.         perl_call_pv("fred", G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  409.         fprintf(stderr, "back in Call_fred\n") ;
  410.  
  411. When C<Call_fred> is executed it will print
  412.  
  413.     Trapped error: Fatal Error
  414.  
  415. As control never returns to C<Call_fred>, the C<"back in Call_fred">
  416. string will not get printed.
  417.  
  418. To work around this problem, you can either upgrade to Perl 5.002 or
  419. higher, or use the G_EVAL flag with I<perl_call_*> as shown below
  420.  
  421.     void
  422.     Call_fred()
  423.         CODE:
  424.         PUSHMARK(sp) ;
  425.         perl_call_pv("fred", G_EVAL|G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  426.         fprintf(stderr, "back in Call_fred\n") ;
  427.  
  428. =back
  429.  
  430.  
  431.  
  432. =head1 EXAMPLES
  433.  
  434. Enough of the definition talk, let's have a few examples.
  435.  
  436. Perl provides many macros to assist in accessing the Perl stack.
  437. Wherever possible, these macros should always be used when interfacing
  438. to Perl internals.  We hope this should make the code less vulnerable
  439. to any changes made to Perl in the future.
  440.  
  441. Another point worth noting is that in the first series of examples I
  442. have made use of only the I<perl_call_pv> function.  This has been done
  443. to keep the code simpler and ease you into the topic.  Wherever
  444. possible, if the choice is between using I<perl_call_pv> and
  445. I<perl_call_sv>, you should always try to use I<perl_call_sv>.  See
  446. I<Using perl_call_sv> for details.
  447.  
  448. =head2 No Parameters, Nothing returned
  449.  
  450. This first trivial example will call a Perl subroutine, I<PrintUID>, to
  451. print out the UID of the process.
  452.  
  453.     sub PrintUID
  454.     {
  455.         print "UID is $<\n" ;
  456.     }
  457.  
  458. and here is a C function to call it
  459.  
  460.     static void
  461.     call_PrintUID()
  462.     {
  463.         dSP ;
  464.  
  465.         PUSHMARK(sp) ;
  466.         perl_call_pv("PrintUID", G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  467.     }
  468.  
  469. Simple, eh.
  470.  
  471. A few points to note about this example.
  472.  
  473. =over 5
  474.  
  475. =item 1.
  476.  
  477. Ignore C<dSP> and C<PUSHMARK(sp)> for now. They will be discussed in
  478. the next example.
  479.  
  480. =item 2.
  481.  
  482. We aren't passing any parameters to I<PrintUID> so G_NOARGS can be
  483. specified.
  484.  
  485. =item 3.
  486.  
  487. We aren't interested in anything returned from I<PrintUID>, so
  488. G_DISCARD is specified. Even if I<PrintUID> was changed to
  489. return some value(s), having specified G_DISCARD will mean that they
  490. will be wiped by the time control returns from I<perl_call_pv>.
  491.  
  492. =item 4.
  493.  
  494. As I<perl_call_pv> is being used, the Perl subroutine is specified as a
  495. C string. In this case the subroutine name has been 'hard-wired' into the
  496. code.
  497.  
  498. =item 5.
  499.  
  500. Because we specified G_DISCARD, it is not necessary to check the value
  501. returned from I<perl_call_pv>. It will always be 0.
  502.  
  503. =back
  504.  
  505. =head2 Passing Parameters
  506.  
  507. Now let's make a slightly more complex example. This time we want to
  508. call a Perl subroutine, C<LeftString>, which will take 2 parameters - a
  509. string (C<$s>) and an integer (C<$n>).  The subroutine will simply
  510. print the first C<$n> characters of the string.
  511.  
  512. So the Perl subroutine would look like this
  513.  
  514.     sub LeftString
  515.     {
  516.         my($s, $n) = @_ ;
  517.         print substr($s, 0, $n), "\n" ;
  518.     }
  519.  
  520. The C function required to call I<LeftString> would look like this.
  521.  
  522.     static void
  523.     call_LeftString(a, b)
  524.     char * a ;
  525.     int b ;
  526.     {
  527.         dSP ;
  528.  
  529.         PUSHMARK(sp) ;
  530.         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(a, 0)));
  531.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  532.         PUTBACK ;
  533.  
  534.         perl_call_pv("LeftString", G_DISCARD);
  535.     }
  536.  
  537. Here are a few notes on the C function I<call_LeftString>.
  538.  
  539. =over 5
  540.  
  541. =item 1.
  542.  
  543. Parameters are passed to the Perl subroutine using the Perl stack.
  544. This is the purpose of the code beginning with the line C<dSP> and
  545. ending with the line C<PUTBACK>.
  546.  
  547.  
  548. =item 2.
  549.  
  550. If you are going to put something onto the Perl stack, you need to know
  551. where to put it. This is the purpose of the macro C<dSP> - it declares
  552. and initializes a I<local> copy of the Perl stack pointer.
  553.  
  554. All the other macros which will be used in this example require you to
  555. have used this macro.
  556.  
  557. The exception to this rule is if you are calling a Perl subroutine
  558. directly from an XSUB function. In this case it is not necessary to
  559. use the C<dSP> macro explicitly - it will be declared for you
  560. automatically.
  561.  
  562. =item 3.
  563.  
  564. Any parameters to be pushed onto the stack should be bracketed by the
  565. C<PUSHMARK> and C<PUTBACK> macros.  The purpose of these two macros, in
  566. this context, is to count the number of parameters you are
  567. pushing automatically.  Then whenever Perl is creating the C<@_> array for the
  568. subroutine, it knows how big to make it.
  569.  
  570. The C<PUSHMARK> macro tells Perl to make a mental note of the current
  571. stack pointer. Even if you aren't passing any parameters (like the
  572. example shown in the section I<No Parameters, Nothing returned>) you
  573. must still call the C<PUSHMARK> macro before you can call any of the
  574. I<perl_call_*> functions - Perl still needs to know that there are no
  575. parameters.
  576.  
  577. The C<PUTBACK> macro sets the global copy of the stack pointer to be
  578. the same as our local copy. If we didn't do this I<perl_call_pv>
  579. wouldn't know where the two parameters we pushed were - remember that
  580. up to now all the stack pointer manipulation we have done is with our
  581. local copy, I<not> the global copy.
  582.  
  583. =item 4.
  584.  
  585. The only flag specified this time is G_DISCARD. Because we are passing 2
  586. parameters to the Perl subroutine this time, we have not specified
  587. G_NOARGS.
  588.  
  589. =item 5.
  590.  
  591. Next, we come to XPUSHs. This is where the parameters actually get
  592. pushed onto the stack. In this case we are pushing a string and an
  593. integer.
  594.  
  595. See L<perlguts/"XSUBs and the Argument Stack"> for details
  596. on how the XPUSH macros work.
  597.  
  598. =item 6.
  599.  
  600. Finally, I<LeftString> can now be called via the I<perl_call_pv>
  601. function.
  602.  
  603. =back
  604.  
  605. =head2 Returning a Scalar
  606.  
  607. Now for an example of dealing with the items returned from a Perl
  608. subroutine.
  609.  
  610. Here is a Perl subroutine, I<Adder>, that takes 2 integer parameters
  611. and simply returns their sum.
  612.  
  613.     sub Adder
  614.     {
  615.         my($a, $b) = @_ ;
  616.         $a + $b ;
  617.     }
  618.  
  619. Because we are now concerned with the return value from I<Adder>, the C
  620. function required to call it is now a bit more complex.
  621.  
  622.     static void
  623.     call_Adder(a, b)
  624.     int a ;
  625.     int b ;
  626.     {
  627.         dSP ;
  628.         int count ;
  629.  
  630.         ENTER ;
  631.         SAVETMPS;
  632.  
  633.         PUSHMARK(sp) ;
  634.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
  635.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  636.         PUTBACK ;
  637.  
  638.         count = perl_call_pv("Adder", G_SCALAR);
  639.  
  640.         SPAGAIN ;
  641.  
  642.         if (count != 1)
  643.             croak("Big trouble\n") ;
  644.  
  645.         printf ("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, POPi) ;
  646.  
  647.         PUTBACK ;
  648.         FREETMPS ;
  649.         LEAVE ;
  650.     }
  651.  
  652. Points to note this time are
  653.  
  654. =over 5
  655.  
  656. =item 1.
  657.  
  658. The only flag specified this time was G_SCALAR. That means the C<@_>
  659. array will be created and that the value returned by I<Adder> will
  660. still exist after the call to I<perl_call_pv>.
  661.  
  662.  
  663.  
  664. =item 2.
  665.  
  666. Because we are interested in what is returned from I<Adder> we cannot
  667. specify G_DISCARD. This means that we will have to tidy up the Perl
  668. stack and dispose of any temporary values ourselves. This is the
  669. purpose of
  670.  
  671.     ENTER ;
  672.     SAVETMPS ;
  673.  
  674. at the start of the function, and
  675.  
  676.     FREETMPS ;
  677.     LEAVE ;
  678.  
  679. at the end. The C<ENTER>/C<SAVETMPS> pair creates a boundary for any
  680. temporaries we create.  This means that the temporaries we get rid of
  681. will be limited to those which were created after these calls.
  682.  
  683. The C<FREETMPS>/C<LEAVE> pair will get rid of any values returned by
  684. the Perl subroutine, plus it will also dump the mortal SVs we have
  685. created.  Having C<ENTER>/C<SAVETMPS> at the beginning of the code
  686. makes sure that no other mortals are destroyed.
  687.  
  688. Think of these macros as working a bit like using C<{> and C<}> in Perl
  689. to limit the scope of local variables.
  690.  
  691. See the section I<Using Perl to dispose of temporaries> for details of
  692. an alternative to using these macros.
  693.  
  694. =item 3.
  695.  
  696. The purpose of the macro C<SPAGAIN> is to refresh the local copy of the
  697. stack pointer. This is necessary because it is possible that the memory
  698. allocated to the Perl stack has been reallocated whilst in the
  699. I<perl_call_pv> call.
  700.  
  701. If you are making use of the Perl stack pointer in your code you must
  702. always refresh the local copy using SPAGAIN whenever you make use
  703. of the I<perl_call_*> functions or any other Perl internal function.
  704.  
  705. =item 4.
  706.  
  707. Although only a single value was expected to be returned from I<Adder>,
  708. it is still good practice to check the return code from I<perl_call_pv>
  709. anyway.
  710.  
  711. Expecting a single value is not quite the same as knowing that there
  712. will be one. If someone modified I<Adder> to return a list and we
  713. didn't check for that possibility and take appropriate action the Perl
  714. stack would end up in an inconsistent state. That is something you
  715. I<really> don't want to happen ever.
  716.  
  717. =item 5.
  718.  
  719. The C<POPi> macro is used here to pop the return value from the stack.
  720. In this case we wanted an integer, so C<POPi> was used.
  721.  
  722.  
  723. Here is the complete list of POP macros available, along with the types
  724. they return.
  725.  
  726.     POPs    SV
  727.     POPp    pointer
  728.     POPn    double
  729.     POPi    integer
  730.     POPl    long
  731.  
  732. =item 6.
  733.  
  734. The final C<PUTBACK> is used to leave the Perl stack in a consistent
  735. state before exiting the function.  This is necessary because when we
  736. popped the return value from the stack with C<POPi> it updated only our
  737. local copy of the stack pointer.  Remember, C<PUTBACK> sets the global
  738. stack pointer to be the same as our local copy.
  739.  
  740. =back
  741.  
  742.  
  743. =head2 Returning a list of values
  744.  
  745. Now, let's extend the previous example to return both the sum of the
  746. parameters and the difference.
  747.  
  748. Here is the Perl subroutine
  749.  
  750.     sub AddSubtract
  751.     {
  752.        my($a, $b) = @_ ;
  753.        ($a+$b, $a-$b) ;
  754.     }
  755.  
  756. and this is the C function
  757.  
  758.     static void
  759.     call_AddSubtract(a, b)
  760.     int a ;
  761.     int b ;
  762.     {
  763.         dSP ;
  764.         int count ;
  765.  
  766.         ENTER ;
  767.         SAVETMPS;
  768.  
  769.         PUSHMARK(sp) ;
  770.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
  771.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  772.         PUTBACK ;
  773.  
  774.         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
  775.  
  776.         SPAGAIN ;
  777.  
  778.         if (count != 2)
  779.             croak("Big trouble\n") ;
  780.  
  781.         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
  782.         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, POPi) ;
  783.  
  784.         PUTBACK ;
  785.         FREETMPS ;
  786.         LEAVE ;
  787.     }
  788.  
  789. If I<call_AddSubtract> is called like this
  790.  
  791.     call_AddSubtract(7, 4) ;
  792.  
  793. then here is the output
  794.  
  795.     7 - 4 = 3
  796.     7 + 4 = 11
  797.  
  798. Notes
  799.  
  800. =over 5
  801.  
  802. =item 1.
  803.  
  804. We wanted array context, so G_ARRAY was used.
  805.  
  806. =item 2.
  807.  
  808. Not surprisingly C<POPi> is used twice this time because we were
  809. retrieving 2 values from the stack. The important thing to note is that
  810. when using the C<POP*> macros they come off the stack in I<reverse>
  811. order.
  812.  
  813. =back
  814.  
  815. =head2 Returning a list in a scalar context
  816.  
  817. Say the Perl subroutine in the previous section was called in a scalar
  818. context, like this
  819.  
  820.     static void
  821.     call_AddSubScalar(a, b)
  822.     int a ;
  823.     int b ;
  824.     {
  825.         dSP ;
  826.         int count ;
  827.         int i ;
  828.  
  829.         ENTER ;
  830.         SAVETMPS;
  831.  
  832.         PUSHMARK(sp) ;
  833.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
  834.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  835.         PUTBACK ;
  836.  
  837.         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_SCALAR);
  838.  
  839.         SPAGAIN ;
  840.  
  841.         printf ("Items Returned = %d\n", count) ;
  842.  
  843.         for (i = 1 ; i <= count ; ++i)
  844.             printf ("Value %d = %d\n", i, POPi) ;
  845.  
  846.         PUTBACK ;
  847.         FREETMPS ;
  848.         LEAVE ;
  849.     }
  850.  
  851. The other modification made is that I<call_AddSubScalar> will print the
  852. number of items returned from the Perl subroutine and their value (for
  853. simplicity it assumes that they are integer).  So if
  854. I<call_AddSubScalar> is called
  855.  
  856.     call_AddSubScalar(7, 4) ;
  857.  
  858. then the output will be
  859.  
  860.     Items Returned = 1
  861.     Value 1 = 3
  862.  
  863. In this case the main point to note is that only the last item in the
  864. list is returned from the subroutine, I<AddSubtract> actually made it back to
  865. I<call_AddSubScalar>.
  866.  
  867.  
  868. =head2 Returning Data from Perl via the parameter list
  869.  
  870. It is also possible to return values directly via the parameter list -
  871. whether it is actually desirable to do it is another matter entirely.
  872.  
  873. The Perl subroutine, I<Inc>, below takes 2 parameters and increments
  874. each directly.
  875.  
  876.     sub Inc
  877.     {
  878.         ++ $_[0] ;
  879.         ++ $_[1] ;
  880.     }
  881.  
  882. and here is a C function to call it.
  883.  
  884.     static void
  885.     call_Inc(a, b)
  886.     int a ;
  887.     int b ;
  888.     {
  889.         dSP ;
  890.         int count ;
  891.         SV * sva ;
  892.         SV * svb ;
  893.  
  894.         ENTER ;
  895.         SAVETMPS;
  896.  
  897.         sva = sv_2mortal(newSViv(a)) ;
  898.         svb = sv_2mortal(newSViv(b)) ;
  899.  
  900.         PUSHMARK(sp) ;
  901.         XPUSHs(sva);
  902.         XPUSHs(svb);
  903.         PUTBACK ;
  904.  
  905.         count = perl_call_pv("Inc", G_DISCARD);
  906.  
  907.         if (count != 0)
  908.             croak ("call_Inc: expected 0 values from 'Inc', got %d\n",
  909.                    count) ;
  910.  
  911.         printf ("%d + 1 = %d\n", a, SvIV(sva)) ;
  912.         printf ("%d + 1 = %d\n", b, SvIV(svb)) ;
  913.  
  914.         FREETMPS ;
  915.         LEAVE ;
  916.     }
  917.  
  918. To be able to access the two parameters that were pushed onto the stack
  919. after they return from I<perl_call_pv> it is necessary to make a note
  920. of their addresses - thus the two variables C<sva> and C<svb>.
  921.  
  922. The reason this is necessary is that the area of the Perl stack which
  923. held them will very likely have been overwritten by something else by
  924. the time control returns from I<perl_call_pv>.
  925.  
  926.  
  927.  
  928.  
  929. =head2 Using G_EVAL
  930.  
  931. Now an example using G_EVAL. Below is a Perl subroutine which computes
  932. the difference of its 2 parameters. If this would result in a negative
  933. result, the subroutine calls I<die>.
  934.  
  935.     sub Subtract
  936.     {
  937.         my ($a, $b) = @_ ;
  938.  
  939.         die "death can be fatal\n" if $a < $b ;
  940.  
  941.         $a - $b ;
  942.     }
  943.  
  944. and some C to call it
  945.  
  946.     static void
  947.     call_Subtract(a, b)
  948.     int a ;
  949.     int b ;
  950.     {
  951.         dSP ;
  952.         int count ;
  953.  
  954.         ENTER ;
  955.         SAVETMPS;
  956.  
  957.         PUSHMARK(sp) ;
  958.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
  959.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  960.         PUTBACK ;
  961.  
  962.         count = perl_call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR);
  963.  
  964.         SPAGAIN ;
  965.  
  966.         /* Check the eval first */
  967.         if (SvTRUE(GvSV(errgv)))
  968.         {
  969.             printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(GvSV(errgv), na)) ;
  970.             POPs ;
  971.         }
  972.         else
  973.         {
  974.             if (count != 1)
  975.                croak("call_Subtract: wanted 1 value from 'Subtract', got %d\n",
  976.                         count) ;
  977.  
  978.             printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi) ;
  979.         }
  980.  
  981.         PUTBACK ;
  982.         FREETMPS ;
  983.         LEAVE ;
  984.     }
  985.  
  986. If I<call_Subtract> is called thus
  987.  
  988.     call_Subtract(4, 5)
  989.  
  990. the following will be printed
  991.  
  992.     Uh oh - death can be fatal
  993.  
  994. Notes
  995.  
  996. =over 5
  997.  
  998. =item 1.
  999.  
  1000. We want to be able to catch the I<die> so we have used the G_EVAL
  1001. flag.  Not specifying this flag would mean that the program would
  1002. terminate immediately at the I<die> statement in the subroutine
  1003. I<Subtract>.
  1004.  
  1005. =item 2.
  1006.  
  1007. The code
  1008.  
  1009.     if (SvTRUE(GvSV(errgv)))
  1010.     {
  1011.         printf ("Uh oh - %s\n", SvPV(GvSV(errgv), na)) ;
  1012.         POPs ;
  1013.     }
  1014.  
  1015. is the direct equivalent of this bit of Perl
  1016.  
  1017.     print "Uh oh - $@\n" if $@ ;
  1018.  
  1019. C<errgv> is a perl global of type C<GV *> that points to the
  1020. symbol table entry containing the error.  C<GvSV(errgv)> therefore
  1021. refers to the C equivalent of C<$@>.
  1022.  
  1023. =item 3.
  1024.  
  1025. Note that the stack is popped using C<POPs> in the block where
  1026. C<SvTRUE(GvSV(errgv))> is true.  This is necessary because whenever a
  1027. I<perl_call_*> function invoked with G_EVAL|G_SCALAR returns an error,
  1028. the top of the stack holds the value I<undef>. Because we want the
  1029. program to continue after detecting this error, it is essential that
  1030. the stack is tidied up by removing the I<undef>.
  1031.  
  1032. =back
  1033.  
  1034.  
  1035. =head2 Using G_KEEPERR
  1036.  
  1037. Consider this rather facetious example, where we have used an XS
  1038. version of the call_Subtract example above inside a destructor:
  1039.  
  1040.     package Foo;
  1041.     sub new { bless {}, $_[0] }
  1042.     sub Subtract {
  1043.         my($a,$b) = @_;
  1044.         die "death can be fatal" if $a < $b ;
  1045.         $a - $b;
  1046.     }
  1047.     sub DESTROY { call_Subtract(5, 4); }
  1048.     sub foo { die "foo dies"; }
  1049.  
  1050.     package main;
  1051.     eval { Foo->new->foo };
  1052.     print "Saw: $@" if $@;             # should be, but isn't
  1053.  
  1054. This example will fail to recognize that an error occurred inside the
  1055. C<eval {}>.  Here's why: the call_Subtract code got executed while perl
  1056. was cleaning up temporaries when exiting the eval block, and because
  1057. call_Subtract is implemented with I<perl_call_pv> using the G_EVAL
  1058. flag, it promptly reset C<$@>.  This results in the failure of the
  1059. outermost test for C<$@>, and thereby the failure of the error trap.
  1060.  
  1061. Appending the G_KEEPERR flag, so that the I<perl_call_pv> call in
  1062. call_Subtract reads:
  1063.  
  1064.         count = perl_call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR|G_KEEPERR);
  1065.  
  1066. will preserve the error and restore reliable error handling.
  1067.  
  1068. =head2 Using perl_call_sv
  1069.  
  1070. In all the previous examples I have 'hard-wired' the name of the Perl
  1071. subroutine to be called from C.  Most of the time though, it is more
  1072. convenient to be able to specify the name of the Perl subroutine from
  1073. within the Perl script.
  1074.  
  1075. Consider the Perl code below
  1076.  
  1077.     sub fred
  1078.     {
  1079.         print "Hello there\n" ;
  1080.     }
  1081.  
  1082.     CallSubPV("fred") ;
  1083.  
  1084. Here is a snippet of XSUB which defines I<CallSubPV>.
  1085.  
  1086.     void
  1087.     CallSubPV(name)
  1088.         char *    name
  1089.         CODE:
  1090.         PUSHMARK(sp) ;
  1091.         perl_call_pv(name, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  1092.  
  1093. That is fine as far as it goes. The thing is, the Perl subroutine
  1094. can be specified as only a string.  For Perl 4 this was adequate,
  1095. but Perl 5 allows references to subroutines and anonymous subroutines.
  1096. This is where I<perl_call_sv> is useful.
  1097.  
  1098. The code below for I<CallSubSV> is identical to I<CallSubPV> except
  1099. that the C<name> parameter is now defined as an SV* and we use
  1100. I<perl_call_sv> instead of I<perl_call_pv>.
  1101.  
  1102.     void
  1103.     CallSubSV(name)
  1104.         SV *    name
  1105.         CODE:
  1106.         PUSHMARK(sp) ;
  1107.         perl_call_sv(name, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  1108.  
  1109. Because we are using an SV to call I<fred> the following can all be used
  1110.  
  1111.     CallSubSV("fred") ;
  1112.     CallSubSV(\&fred) ;
  1113.     $ref = \&fred ;
  1114.     CallSubSV($ref) ;
  1115.     CallSubSV( sub { print "Hello there\n" } ) ;
  1116.  
  1117. As you can see, I<perl_call_sv> gives you much greater flexibility in
  1118. how you can specify the Perl subroutine.
  1119.  
  1120. You should note that if it is necessary to store the SV (C<name> in the
  1121. example above) which corresponds to the Perl subroutine so that it can
  1122. be used later in the program, it not enough just to store a copy of the
  1123. pointer to the SV. Say the code above had been like this
  1124.  
  1125.     static SV * rememberSub ;
  1126.  
  1127.     void
  1128.     SaveSub1(name)
  1129.         SV *    name
  1130.         CODE:
  1131.         rememberSub = name ;
  1132.  
  1133.     void
  1134.     CallSavedSub1()
  1135.         CODE:
  1136.         PUSHMARK(sp) ;
  1137.         perl_call_sv(rememberSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  1138.  
  1139. The reason this is wrong is that by the time you come to use the
  1140. pointer C<rememberSub> in C<CallSavedSub1>, it may or may not still refer
  1141. to the Perl subroutine that was recorded in C<SaveSub1>.  This is
  1142. particularly true for these cases
  1143.  
  1144.     SaveSub1(\&fred) ;
  1145.     CallSavedSub1() ;
  1146.  
  1147.     SaveSub1( sub { print "Hello there\n" } ) ;
  1148.     CallSavedSub1() ;
  1149.  
  1150. By the time each of the C<SaveSub1> statements above have been executed,
  1151. the SV*s which corresponded to the parameters will no longer exist.
  1152. Expect an error message from Perl of the form
  1153.  
  1154.     Can't use an undefined value as a subroutine reference at ...
  1155.  
  1156. for each of the C<CallSavedSub1> lines.
  1157.  
  1158. Similarly, with this code
  1159.  
  1160.     $ref = \&fred ;
  1161.     SaveSub1($ref) ;
  1162.     $ref = 47 ;
  1163.     CallSavedSub1() ;
  1164.  
  1165. you can expect one of these messages (which you actually get is dependent on
  1166. the version of Perl you are using)
  1167.  
  1168.     Not a CODE reference at ...
  1169.     Undefined subroutine &main::47 called ...
  1170.  
  1171. The variable C<$ref> may have referred to the subroutine C<fred>
  1172. whenever the call to C<SaveSub1> was made but by the time
  1173. C<CallSavedSub1> gets called it now holds the number C<47>. Because we
  1174. saved only a pointer to the original SV in C<SaveSub1>, any changes to
  1175. C<$ref> will be tracked by the pointer C<rememberSub>. This means that
  1176. whenever C<CallSavedSub1> gets called, it will attempt to execute the
  1177. code which is referenced by the SV* C<rememberSub>.  In this case
  1178. though, it now refers to the integer C<47>, so expect Perl to complain
  1179. loudly.
  1180.  
  1181. A similar but more subtle problem is illustrated with this code
  1182.  
  1183.     $ref = \&fred ;
  1184.     SaveSub1($ref) ;
  1185.     $ref = \&joe ;
  1186.     CallSavedSub1() ;
  1187.  
  1188. This time whenever C<CallSavedSub1> get called it will execute the Perl
  1189. subroutine C<joe> (assuming it exists) rather than C<fred> as was
  1190. originally requested in the call to C<SaveSub1>.
  1191.  
  1192. To get around these problems it is necessary to take a full copy of the
  1193. SV.  The code below shows C<SaveSub2> modified to do that
  1194.  
  1195.     static SV * keepSub = (SV*)NULL ;
  1196.  
  1197.     void
  1198.     SaveSub2(name)
  1199.         SV *    name
  1200.         CODE:
  1201.          /* Take a copy of the callback */
  1202.         if (keepSub == (SV*)NULL)
  1203.             /* First time, so create a new SV */
  1204.             keepSub = newSVsv(name) ;
  1205.         else
  1206.             /* Been here before, so overwrite */
  1207.             SvSetSV(keepSub, name) ;
  1208.  
  1209.     void
  1210.     CallSavedSub2()
  1211.         CODE:
  1212.         PUSHMARK(sp) ;
  1213.         perl_call_sv(keepSub, G_DISCARD|G_NOARGS) ;
  1214.  
  1215. To avoid creating a new SV every time C<SaveSub2> is called,
  1216. the function first checks to see if it has been called before.  If not,
  1217. then space for a new SV is allocated and the reference to the Perl
  1218. subroutine, C<name> is copied to the variable C<keepSub> in one
  1219. operation using C<newSVsv>.  Thereafter, whenever C<SaveSub2> is called
  1220. the existing SV, C<keepSub>, is overwritten with the new value using
  1221. C<SvSetSV>.
  1222.  
  1223. =head2 Using perl_call_argv
  1224.  
  1225. Here is a Perl subroutine which prints whatever parameters are passed
  1226. to it.
  1227.  
  1228.     sub PrintList
  1229.     {
  1230.         my(@list) = @_ ;
  1231.  
  1232.         foreach (@list) { print "$_\n" }
  1233.     }
  1234.  
  1235. and here is an example of I<perl_call_argv> which will call
  1236. I<PrintList>.
  1237.  
  1238.     static char * words[] = {"alpha", "beta", "gamma", "delta", NULL} ;
  1239.  
  1240.     static void
  1241.     call_PrintList()
  1242.     {
  1243.         dSP ;
  1244.  
  1245.         perl_call_argv("PrintList", G_DISCARD, words) ;
  1246.     }
  1247.  
  1248. Note that it is not necessary to call C<PUSHMARK> in this instance.
  1249. This is because I<perl_call_argv> will do it for you.
  1250.  
  1251. =head2 Using perl_call_method
  1252.  
  1253. Consider the following Perl code
  1254.  
  1255.     {
  1256.         package Mine ;
  1257.  
  1258.         sub new
  1259.         {
  1260.             my($type) = shift ;
  1261.             bless [@_]
  1262.         }
  1263.  
  1264.         sub Display
  1265.         {
  1266.             my ($self, $index) = @_ ;
  1267.             print "$index: $$self[$index]\n" ;
  1268.         }
  1269.  
  1270.         sub PrintID
  1271.         {
  1272.             my($class) = @_ ;
  1273.             print "This is Class $class version 1.0\n" ;
  1274.         }
  1275.     }
  1276.  
  1277. It implements just a very simple class to manage an array.  Apart from
  1278. the constructor, C<new>, it declares methods, one static and one
  1279. virtual. The static method, C<PrintID>, prints out simply the class
  1280. name and a version number. The virtual method, C<Display>, prints out a
  1281. single element of the array.  Here is an all Perl example of using it.
  1282.  
  1283.     $a = new Mine ('red', 'green', 'blue') ;
  1284.     $a->Display(1) ;
  1285.     PrintID Mine;
  1286.  
  1287. will print
  1288.  
  1289.     1: green
  1290.     This is Class Mine version 1.0
  1291.  
  1292. Calling a Perl method from C is fairly straightforward. The following
  1293. things are required
  1294.  
  1295. =over 5
  1296.  
  1297. =item *
  1298.  
  1299. a reference to the object for a virtual method or the name of the class
  1300. for a static method.
  1301.  
  1302. =item *
  1303.  
  1304. the name of the method.
  1305.  
  1306. =item *
  1307.  
  1308. any other parameters specific to the method.
  1309.  
  1310. =back
  1311.  
  1312. Here is a simple XSUB which illustrates the mechanics of calling both
  1313. the C<PrintID> and C<Display> methods from C.
  1314.  
  1315.     void
  1316.     call_Method(ref, method, index)
  1317.         SV *    ref
  1318.         char *    method
  1319.         int        index
  1320.         CODE:
  1321.         PUSHMARK(sp);
  1322.         XPUSHs(ref);
  1323.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(index))) ;
  1324.         PUTBACK;
  1325.  
  1326.         perl_call_method(method, G_DISCARD) ;
  1327.  
  1328.     void
  1329.     call_PrintID(class, method)
  1330.         char *    class
  1331.         char *    method
  1332.         CODE:
  1333.         PUSHMARK(sp);
  1334.         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(class, 0))) ;
  1335.         PUTBACK;
  1336.  
  1337.         perl_call_method(method, G_DISCARD) ;
  1338.  
  1339.  
  1340. So the methods C<PrintID> and C<Display> can be invoked like this
  1341.  
  1342.     $a = new Mine ('red', 'green', 'blue') ;
  1343.     call_Method($a, 'Display', 1) ;
  1344.     call_PrintID('Mine', 'PrintID') ;
  1345.  
  1346. The only thing to note is that in both the static and virtual methods,
  1347. the method name is not passed via the stack - it is used as the first
  1348. parameter to I<perl_call_method>.
  1349.  
  1350. =head2 Using GIMME_V
  1351.  
  1352. Here is a trivial XSUB which prints the context in which it is
  1353. currently executing.
  1354.  
  1355.     void
  1356.     PrintContext()
  1357.         CODE:
  1358.         I32 gimme = GIMME_V;
  1359.         if (gimme == G_VOID)
  1360.             printf ("Context is Void\n") ;
  1361.         else if (gimme == G_SCALAR)
  1362.             printf ("Context is Scalar\n") ;
  1363.         else
  1364.             printf ("Context is Array\n") ;
  1365.  
  1366. and here is some Perl to test it
  1367.  
  1368.     PrintContext ;
  1369.     $a = PrintContext ;
  1370.     @a = PrintContext ;
  1371.  
  1372. The output from that will be
  1373.  
  1374.     Context is Void
  1375.     Context is Scalar
  1376.     Context is Array
  1377.  
  1378. =head2 Using Perl to dispose of temporaries
  1379.  
  1380. In the examples given to date, any temporaries created in the callback
  1381. (i.e., parameters passed on the stack to the I<perl_call_*> function or
  1382. values returned via the stack) have been freed by one of these methods
  1383.  
  1384. =over 5
  1385.  
  1386. =item *
  1387.  
  1388. specifying the G_DISCARD flag with I<perl_call_*>.
  1389.  
  1390. =item *
  1391.  
  1392. explicitly disposed of using the C<ENTER>/C<SAVETMPS> -
  1393. C<FREETMPS>/C<LEAVE> pairing.
  1394.  
  1395. =back
  1396.  
  1397. There is another method which can be used, namely letting Perl do it
  1398. for you automatically whenever it regains control after the callback
  1399. has terminated.  This is done by simply not using the
  1400.  
  1401.     ENTER ;
  1402.     SAVETMPS ;
  1403.     ...
  1404.     FREETMPS ;
  1405.     LEAVE ;
  1406.  
  1407. sequence in the callback (and not, of course, specifying the G_DISCARD
  1408. flag).
  1409.  
  1410. If you are going to use this method you have to be aware of a possible
  1411. memory leak which can arise under very specific circumstances.  To
  1412. explain these circumstances you need to know a bit about the flow of
  1413. control between Perl and the callback routine.
  1414.  
  1415. The examples given at the start of the document (an error handler and
  1416. an event driven program) are typical of the two main sorts of flow
  1417. control that you are likely to encounter with callbacks.  There is a
  1418. very important distinction between them, so pay attention.
  1419.  
  1420. In the first example, an error handler, the flow of control could be as
  1421. follows.  You have created an interface to an external library.
  1422. Control can reach the external library like this
  1423.  
  1424.     perl --> XSUB --> external library
  1425.  
  1426. Whilst control is in the library, an error condition occurs. You have
  1427. previously set up a Perl callback to handle this situation, so it will
  1428. get executed. Once the callback has finished, control will drop back to
  1429. Perl again.  Here is what the flow of control will be like in that
  1430. situation
  1431.  
  1432.     perl --> XSUB --> external library
  1433.                       ...
  1434.                       error occurs
  1435.                       ...
  1436.                       external library --> perl_call --> perl
  1437.                                                           |
  1438.     perl <-- XSUB <-- external library <-- perl_call <----+
  1439.  
  1440. After processing of the error using I<perl_call_*> is completed,
  1441. control reverts back to Perl more or less immediately.
  1442.  
  1443. In the diagram, the further right you go the more deeply nested the
  1444. scope is.  It is only when control is back with perl on the extreme
  1445. left of the diagram that you will have dropped back to the enclosing
  1446. scope and any temporaries you have left hanging around will be freed.
  1447.  
  1448. In the second example, an event driven program, the flow of control
  1449. will be more like this
  1450.  
  1451.     perl --> XSUB --> event handler
  1452.                       ...
  1453.                       event handler --> perl_call --> perl
  1454.                                                        |
  1455.                       event handler <-- perl_call <----+
  1456.                       ...
  1457.                       event handler --> perl_call --> perl
  1458.                                                        |
  1459.                       event handler <-- perl_call <----+
  1460.                       ...
  1461.                       event handler --> perl_call --> perl
  1462.                                                        |
  1463.                       event handler <-- perl_call <----+
  1464.  
  1465. In this case the flow of control can consist of only the repeated
  1466. sequence
  1467.  
  1468.     event handler --> perl_call --> perl
  1469.  
  1470. for practically the complete duration of the program.  This means that
  1471. control may I<never> drop back to the surrounding scope in Perl at the
  1472. extreme left.
  1473.  
  1474. So what is the big problem? Well, if you are expecting Perl to tidy up
  1475. those temporaries for you, you might be in for a long wait.  For Perl
  1476. to dispose of your temporaries, control must drop back to the
  1477. enclosing scope at some stage.  In the event driven scenario that may
  1478. never happen.  This means that as time goes on, your program will
  1479. create more and more temporaries, none of which will ever be freed. As
  1480. each of these temporaries consumes some memory your program will
  1481. eventually consume all the available memory in your system - kapow!
  1482.  
  1483. So here is the bottom line - if you are sure that control will revert
  1484. back to the enclosing Perl scope fairly quickly after the end of your
  1485. callback, then it isn't absolutely necessary to dispose explicitly of
  1486. any temporaries you may have created. Mind you, if you are at all
  1487. uncertain about what to do, it doesn't do any harm to tidy up anyway.
  1488.  
  1489.  
  1490. =head2 Strategies for storing Callback Context Information
  1491.  
  1492.  
  1493. Potentially one of the trickiest problems to overcome when designing a
  1494. callback interface can be figuring out how to store the mapping between
  1495. the C callback function and the Perl equivalent.
  1496.  
  1497. To help understand why this can be a real problem first consider how a
  1498. callback is set up in an all C environment.  Typically a C API will
  1499. provide a function to register a callback.  This will expect a pointer
  1500. to a function as one of its parameters.  Below is a call to a
  1501. hypothetical function C<register_fatal> which registers the C function
  1502. to get called when a fatal error occurs.
  1503.  
  1504.     register_fatal(cb1) ;
  1505.  
  1506. The single parameter C<cb1> is a pointer to a function, so you must
  1507. have defined C<cb1> in your code, say something like this
  1508.  
  1509.     static void
  1510.     cb1()
  1511.     {
  1512.         printf ("Fatal Error\n") ;
  1513.         exit(1) ;
  1514.     }
  1515.  
  1516. Now change that to call a Perl subroutine instead
  1517.  
  1518.     static SV * callback = (SV*)NULL;
  1519.  
  1520.     static void
  1521.     cb1()
  1522.     {
  1523.         dSP ;
  1524.  
  1525.         PUSHMARK(sp) ;
  1526.  
  1527.         /* Call the Perl sub to process the callback */
  1528.         perl_call_sv(callback, G_DISCARD) ;
  1529.     }
  1530.  
  1531.  
  1532.     void
  1533.     register_fatal(fn)
  1534.         SV *    fn
  1535.         CODE:
  1536.         /* Remember the Perl sub */
  1537.         if (callback == (SV*)NULL)
  1538.             callback = newSVsv(fn) ;
  1539.         else
  1540.             SvSetSV(callback, fn) ;
  1541.  
  1542.         /* register the callback with the external library */
  1543.         register_fatal(cb1) ;
  1544.  
  1545. where the Perl equivalent of C<register_fatal> and the callback it
  1546. registers, C<pcb1>, might look like this
  1547.  
  1548.     # Register the sub pcb1
  1549.     register_fatal(\&pcb1) ;
  1550.  
  1551.     sub pcb1
  1552.     {
  1553.         die "I'm dying...\n" ;
  1554.     }
  1555.  
  1556. The mapping between the C callback and the Perl equivalent is stored in
  1557. the global variable C<callback>.
  1558.  
  1559. This will be adequate if you ever need to have only one callback
  1560. registered at any time. An example could be an error handler like the
  1561. code sketched out above. Remember though, repeated calls to
  1562. C<register_fatal> will replace the previously registered callback
  1563. function with the new one.
  1564.  
  1565. Say for example you want to interface to a library which allows asynchronous
  1566. file i/o.  In this case you may be able to register a callback whenever
  1567. a read operation has completed. To be of any use we want to be able to
  1568. call separate Perl subroutines for each file that is opened.  As it
  1569. stands, the error handler example above would not be adequate as it
  1570. allows only a single callback to be defined at any time. What we
  1571. require is a means of storing the mapping between the opened file and
  1572. the Perl subroutine we want to be called for that file.
  1573.  
  1574. Say the i/o library has a function C<asynch_read> which associates a C
  1575. function C<ProcessRead> with a file handle C<fh> - this assumes that it
  1576. has also provided some routine to open the file and so obtain the file
  1577. handle.
  1578.  
  1579.     asynch_read(fh, ProcessRead)
  1580.  
  1581. This may expect the C I<ProcessRead> function of this form
  1582.  
  1583.     void
  1584.     ProcessRead(fh, buffer)
  1585.     int    fh ;
  1586.     char *    buffer ;
  1587.     {
  1588.          ...
  1589.     }
  1590.  
  1591. To provide a Perl interface to this library we need to be able to map
  1592. between the C<fh> parameter and the Perl subroutine we want called.  A
  1593. hash is a convenient mechanism for storing this mapping.  The code
  1594. below shows a possible implementation
  1595.  
  1596.     static HV * Mapping = (HV*)NULL ;
  1597.  
  1598.     void
  1599.     asynch_read(fh, callback)
  1600.         int    fh
  1601.         SV *    callback
  1602.         CODE:
  1603.         /* If the hash doesn't already exist, create it */
  1604.         if (Mapping == (HV*)NULL)
  1605.             Mapping = newHV() ;
  1606.  
  1607.         /* Save the fh -> callback mapping */
  1608.         hv_store(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), newSVsv(callback), 0) ;
  1609.  
  1610.         /* Register with the C Library */
  1611.         asynch_read(fh, asynch_read_if) ;
  1612.  
  1613. and C<asynch_read_if> could look like this
  1614.  
  1615.     static void
  1616.     asynch_read_if(fh, buffer)
  1617.     int    fh ;
  1618.     char *    buffer ;
  1619.     {
  1620.         dSP ;
  1621.         SV ** sv ;
  1622.  
  1623.         /* Get the callback associated with fh */
  1624.         sv =  hv_fetch(Mapping, (char*)&fh , sizeof(fh), FALSE) ;
  1625.         if (sv == (SV**)NULL)
  1626.             croak("Internal error...\n") ;
  1627.  
  1628.         PUSHMARK(sp) ;
  1629.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(fh))) ;
  1630.         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0))) ;
  1631.         PUTBACK ;
  1632.  
  1633.         /* Call the Perl sub */
  1634.         perl_call_sv(*sv, G_DISCARD) ;
  1635.     }
  1636.  
  1637. For completeness, here is C<asynch_close>.  This shows how to remove
  1638. the entry from the hash C<Mapping>.
  1639.  
  1640.     void
  1641.     asynch_close(fh)
  1642.         int    fh
  1643.         CODE:
  1644.         /* Remove the entry from the hash */
  1645.         (void) hv_delete(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), G_DISCARD) ;
  1646.  
  1647.         /* Now call the real asynch_close */
  1648.         asynch_close(fh) ;
  1649.  
  1650. So the Perl interface would look like this
  1651.  
  1652.     sub callback1
  1653.     {
  1654.         my($handle, $buffer) = @_ ;
  1655.     }
  1656.  
  1657.     # Register the Perl callback
  1658.     asynch_read($fh, \&callback1) ;
  1659.  
  1660.     asynch_close($fh) ;
  1661.  
  1662. The mapping between the C callback and Perl is stored in the global
  1663. hash C<Mapping> this time. Using a hash has the distinct advantage that
  1664. it allows an unlimited number of callbacks to be registered.
  1665.  
  1666. What if the interface provided by the C callback doesn't contain a
  1667. parameter which allows the file handle to Perl subroutine mapping?  Say
  1668. in the asynchronous i/o package, the callback function gets passed only
  1669. the C<buffer> parameter like this
  1670.  
  1671.     void
  1672.     ProcessRead(buffer)
  1673.     char *    buffer ;
  1674.     {
  1675.         ...
  1676.     }
  1677.  
  1678. Without the file handle there is no straightforward way to map from the
  1679. C callback to the Perl subroutine.
  1680.  
  1681. In this case a possible way around this problem is to predefine a
  1682. series of C functions to act as the interface to Perl, thus
  1683.  
  1684.     #define MAX_CB        3
  1685.     #define NULL_HANDLE    -1
  1686.     typedef void (*FnMap)() ;
  1687.  
  1688.     struct MapStruct {
  1689.         FnMap    Function ;
  1690.         SV *     PerlSub ;
  1691.         int      Handle ;
  1692.       } ;
  1693.  
  1694.     static void  fn1() ;
  1695.     static void  fn2() ;
  1696.     static void  fn3() ;
  1697.  
  1698.     static struct MapStruct Map [MAX_CB] =
  1699.         {
  1700.             { fn1, NULL, NULL_HANDLE },
  1701.             { fn2, NULL, NULL_HANDLE },
  1702.             { fn3, NULL, NULL_HANDLE }
  1703.         } ;
  1704.  
  1705.     static void
  1706.     Pcb(index, buffer)
  1707.     int index ;
  1708.     char * buffer ;
  1709.     {
  1710.         dSP ;
  1711.  
  1712.         PUSHMARK(sp) ;
  1713.         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0))) ;
  1714.         PUTBACK ;
  1715.  
  1716.         /* Call the Perl sub */
  1717.         perl_call_sv(Map[index].PerlSub, G_DISCARD) ;
  1718.     }
  1719.  
  1720.     static void
  1721.     fn1(buffer)
  1722.     char * buffer ;
  1723.     {
  1724.         Pcb(0, buffer) ;
  1725.     }
  1726.  
  1727.     static void
  1728.     fn2(buffer)
  1729.     char * buffer ;
  1730.     {
  1731.         Pcb(1, buffer) ;
  1732.     }
  1733.  
  1734.     static void
  1735.     fn3(buffer)
  1736.     char * buffer ;
  1737.     {
  1738.         Pcb(2, buffer) ;
  1739.     }
  1740.  
  1741.     void
  1742.     array_asynch_read(fh, callback)
  1743.         int        fh
  1744.         SV *    callback
  1745.         CODE:
  1746.         int index ;
  1747.         int null_index = MAX_CB ;
  1748.  
  1749.         /* Find the same handle or an empty entry */
  1750.         for (index = 0 ; index < MAX_CB ; ++index)
  1751.         {
  1752.             if (Map[index].Handle == fh)
  1753.                 break ;
  1754.  
  1755.             if (Map[index].Handle == NULL_HANDLE)
  1756.                 null_index = index ;
  1757.         }
  1758.  
  1759.         if (index == MAX_CB && null_index == MAX_CB)
  1760.             croak ("Too many callback functions registered\n") ;
  1761.  
  1762.         if (index == MAX_CB)
  1763.             index = null_index ;
  1764.  
  1765.         /* Save the file handle */
  1766.         Map[index].Handle = fh ;
  1767.  
  1768.         /* Remember the Perl sub */
  1769.         if (Map[index].PerlSub == (SV*)NULL)
  1770.             Map[index].PerlSub = newSVsv(callback) ;
  1771.         else
  1772.             SvSetSV(Map[index].PerlSub, callback) ;
  1773.  
  1774.         asynch_read(fh, Map[index].Function) ;
  1775.  
  1776.     void
  1777.     array_asynch_close(fh)
  1778.         int    fh
  1779.         CODE:
  1780.         int index ;
  1781.  
  1782.         /* Find the file handle */
  1783.         for (index = 0; index < MAX_CB ; ++ index)
  1784.             if (Map[index].Handle == fh)
  1785.                 break ;
  1786.  
  1787.         if (index == MAX_CB)
  1788.             croak ("could not close fh %d\n", fh) ;
  1789.  
  1790.         Map[index].Handle = NULL_HANDLE ;
  1791.         SvREFCNT_dec(Map[index].PerlSub) ;
  1792.         Map[index].PerlSub = (SV*)NULL ;
  1793.  
  1794.         asynch_close(fh) ;
  1795.  
  1796. In this case the functions C<fn1>, C<fn2>, and C<fn3> are used to
  1797. remember the Perl subroutine to be called. Each of the functions holds
  1798. a separate hard-wired index which is used in the function C<Pcb> to
  1799. access the C<Map> array and actually call the Perl subroutine.
  1800.  
  1801. There are some obvious disadvantages with this technique.
  1802.  
  1803. Firstly, the code is considerably more complex than with the previous
  1804. example.
  1805.  
  1806. Secondly, there is a hard-wired limit (in this case 3) to the number of
  1807. callbacks that can exist simultaneously. The only way to increase the
  1808. limit is by modifying the code to add more functions and then
  1809. recompiling.  None the less, as long as the number of functions is
  1810. chosen with some care, it is still a workable solution and in some
  1811. cases is the only one available.
  1812.  
  1813. To summarize, here are a number of possible methods for you to consider
  1814. for storing the mapping between C and the Perl callback
  1815.  
  1816. =over 5
  1817.  
  1818. =item 1. Ignore the problem - Allow only 1 callback
  1819.  
  1820. For a lot of situations, like interfacing to an error handler, this may
  1821. be a perfectly adequate solution.
  1822.  
  1823. =item 2. Create a sequence of callbacks - hard wired limit
  1824.  
  1825. If it is impossible to tell from the parameters passed back from the C
  1826. callback what the context is, then you may need to create a sequence of C
  1827. callback interface functions, and store pointers to each in an array.
  1828.  
  1829. =item 3. Use a parameter to map to the Perl callback
  1830.  
  1831. A hash is an ideal mechanism to store the mapping between C and Perl.
  1832.  
  1833. =back
  1834.  
  1835.  
  1836. =head2 Alternate Stack Manipulation
  1837.  
  1838.  
  1839. Although I have made use of only the C<POP*> macros to access values
  1840. returned from Perl subroutines, it is also possible to bypass these
  1841. macros and read the stack using the C<ST> macro (See L<perlxs> for a
  1842. full description of the C<ST> macro).
  1843.  
  1844. Most of the time the C<POP*> macros should be adequate, the main
  1845. problem with them is that they force you to process the returned values
  1846. in sequence. This may not be the most suitable way to process the
  1847. values in some cases. What we want is to be able to access the stack in
  1848. a random order. The C<ST> macro as used when coding an XSUB is ideal
  1849. for this purpose.
  1850.  
  1851. The code below is the example given in the section I<Returning a list
  1852. of values> recoded to use C<ST> instead of C<POP*>.
  1853.  
  1854.     static void
  1855.     call_AddSubtract2(a, b)
  1856.     int a ;
  1857.     int b ;
  1858.     {
  1859.         dSP ;
  1860.         I32 ax ;
  1861.         int count ;
  1862.  
  1863.         ENTER ;
  1864.         SAVETMPS;
  1865.  
  1866.         PUSHMARK(sp) ;
  1867.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
  1868.         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
  1869.         PUTBACK ;
  1870.  
  1871.         count = perl_call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
  1872.  
  1873.         SPAGAIN ;
  1874.         sp -= count ;
  1875.         ax = (sp - stack_base) + 1 ;
  1876.  
  1877.         if (count != 2)
  1878.             croak("Big trouble\n") ;
  1879.  
  1880.         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(0))) ;
  1881.         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(1))) ;
  1882.  
  1883.         PUTBACK ;
  1884.         FREETMPS ;
  1885.         LEAVE ;
  1886.     }
  1887.  
  1888. Notes
  1889.  
  1890. =over 5
  1891.  
  1892. =item 1.
  1893.  
  1894. Notice that it was necessary to define the variable C<ax>.  This is
  1895. because the C<ST> macro expects it to exist.  If we were in an XSUB it
  1896. would not be necessary to define C<ax> as it is already defined for
  1897. you.
  1898.  
  1899. =item 2.
  1900.  
  1901. The code
  1902.  
  1903.         SPAGAIN ;
  1904.         sp -= count ;
  1905.         ax = (sp - stack_base) + 1 ;
  1906.  
  1907. sets the stack up so that we can use the C<ST> macro.
  1908.  
  1909. =item 3.
  1910.  
  1911. Unlike the original coding of this example, the returned
  1912. values are not accessed in reverse order.  So C<ST(0)> refers to the
  1913. first value returned by the Perl subroutine and C<ST(count-1)>
  1914. refers to the last.
  1915.  
  1916. =back
  1917.  
  1918. =head2 Creating and calling an anonymous subroutine in C
  1919.  
  1920. As we've already shown, L<perl_call_sv> can be used to invoke an
  1921. anonymous subroutine.  However, our example showed how Perl script
  1922. invoking an XSUB to preform this operation.  Let's see how it can be
  1923. done inside our C code:
  1924.  
  1925.  ...
  1926.  
  1927.  SV *cvrv = perl_eval_pv("sub { print 'You will not find me cluttering any namespace!' }", TRUE);
  1928.  
  1929.  ...
  1930.  
  1931.  perl_call_sv(cvrv, G_VOID|G_NOARGS);
  1932.  
  1933. L<perlguts/perl_eval_pv> is used to compile the anonymous subroutine, which
  1934. will be the return value as well.  Once this code reference is in hand, it
  1935. can be mixed in with all the previous examples we've shown.
  1936.  
  1937. =head1 SEE ALSO
  1938.  
  1939. L<perlxs>, L<perlguts>, L<perlembed>
  1940.  
  1941. =head1 AUTHOR
  1942.  
  1943. Paul Marquess <F<pmarquess@bfsec.bt.co.uk>>
  1944.  
  1945. Special thanks to the following people who assisted in the creation of
  1946. the document.
  1947.  
  1948. Jeff Okamoto, Tim Bunce, Nick Gianniotis, Steve Kelem, Gurusamy Sarathy
  1949. and Larry Wall.
  1950.  
  1951. =head1 DATE
  1952.  
  1953. Version 1.3, 14th Apr 1997
  1954.