home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ OS/2 Shareware BBS: 10 Tools / 10-Tools.zip / perl_pod.zip / perlembed.pod < prev    next >
Text File  |  1997-11-25  |  33KB  |  1,031 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlembed - how to embed perl in your C program
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. =head2 PREAMBLE
  8.  
  9. Do you want to:
  10.  
  11. =over 5
  12.  
  13. =item B<Use C from Perl?>
  14.  
  15. Read L<perlcall> and L<perlxs>.
  16.  
  17. =item B<Use a Unix program from Perl?>
  18.  
  19. Read about back-quotes and about C<system> and C<exec> in L<perlfunc>.
  20.  
  21. =item B<Use Perl from Perl?>
  22.  
  23. Read about L<perlfunc/do> and L<perlfunc/eval> and L<perlfunc/require>
  24. and L<perlfunc/use>.
  25.  
  26. =item B<Use C from C?>
  27.  
  28. Rethink your design.
  29.  
  30. =item B<Use Perl from C?>
  31.  
  32. Read on...
  33.  
  34. =back
  35.  
  36. =head2 ROADMAP
  37.  
  38. L<Compiling your C program>
  39.  
  40. There's one example in each of the nine sections:
  41.  
  42. L<Adding a Perl interpreter to your C program>
  43.  
  44. L<Calling a Perl subroutine from your C program>
  45.  
  46. L<Evaluating a Perl statement from your C program>
  47.  
  48. L<Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program>
  49.  
  50. L<Fiddling with the Perl stack from your C program>
  51.  
  52. L<Maintaining a persistent interpreter>
  53.  
  54. L<Maintaining multiple interpreter instances>
  55.  
  56. L<Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program>
  57.  
  58. L<Embedding Perl under Win32>
  59.  
  60. =head2 Compiling your C program
  61.  
  62. If you have trouble compiling the scripts in this documentation,
  63. you're not alone.  The cardinal rule: COMPILE THE PROGRAMS IN EXACTLY
  64. THE SAME WAY THAT YOUR PERL WAS COMPILED.  (Sorry for yelling.)
  65.  
  66. Also, every C program that uses Perl must link in the I<perl library>.
  67. What's that, you ask?  Perl is itself written in C; the perl library
  68. is the collection of compiled C programs that were used to create your
  69. perl executable (I</usr/bin/perl> or equivalent).  (Corollary: you
  70. can't use Perl from your C program unless Perl has been compiled on
  71. your machine, or installed properly--that's why you shouldn't blithely
  72. copy Perl executables from machine to machine without also copying the
  73. I<lib> directory.)
  74.  
  75. When you use Perl from C, your C program will--usually--allocate,
  76. "run", and deallocate a I<PerlInterpreter> object, which is defined by
  77. the perl library.
  78.  
  79. If your copy of Perl is recent enough to contain this documentation
  80. (version 5.002 or later), then the perl library (and I<EXTERN.h> and
  81. I<perl.h>, which you'll also need) will reside in a directory
  82. that looks like this:
  83.  
  84.     /usr/local/lib/perl5/your_architecture_here/CORE
  85.  
  86. or perhaps just
  87.  
  88.     /usr/local/lib/perl5/CORE
  89.  
  90. or maybe something like
  91.  
  92.     /usr/opt/perl5/CORE
  93.  
  94. Execute this statement for a hint about where to find CORE:
  95.  
  96.     perl -MConfig -e 'print $Config{archlib}'
  97.  
  98. Here's how you'd compile the example in the next section,
  99. L<Adding a Perl interpreter to your C program>, on my Linux box:
  100.  
  101.     % gcc -O2 -Dbool=char -DHAS_BOOL -I/usr/local/include
  102.     -I/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
  103.     -L/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
  104.     -o interp interp.c -lperl -lm
  105.  
  106. (That's all one line.)  On my DEC Alpha running 5.003_05, the incantation
  107. is a bit different:
  108.  
  109.     % cc -O2 -Olimit 2900 -DSTANDARD_C -I/usr/local/include
  110.     -I/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE
  111.     -L/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE -L/usr/local/lib
  112.     -D__LANGUAGE_C__ -D_NO_PROTO -o interp interp.c -lperl -lm
  113.  
  114. How can you figure out what to add?  Assuming your Perl is post-5.001,
  115. execute a C<perl -V> command and pay special attention to the "cc" and
  116. "ccflags" information.
  117.  
  118. You'll have to choose the appropriate compiler (I<cc>, I<gcc>, et al.) for
  119. your machine: C<perl -MConfig -e 'print $Config{cc}'> will tell you what
  120. to use.
  121.  
  122. You'll also have to choose the appropriate library directory
  123. (I</usr/local/lib/...>) for your machine.  If your compiler complains
  124. that certain functions are undefined, or that it can't locate
  125. I<-lperl>, then you need to change the path following the C<-L>.  If it
  126. complains that it can't find I<EXTERN.h> and I<perl.h>, you need to
  127. change the path following the C<-I>.
  128.  
  129. You may have to add extra libraries as well.  Which ones?
  130. Perhaps those printed by
  131.  
  132.    perl -MConfig -e 'print $Config{libs}'
  133.  
  134. Provided your perl binary was properly configured and installed the
  135. B<ExtUtils::Embed> module will determine all of this information for
  136. you:
  137.  
  138.    % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  139.  
  140. If the B<ExtUtils::Embed> module isn't part of your Perl distribution,
  141. you can retrieve it from
  142. http://www.perl.com/perl/CPAN/modules/by-module/ExtUtils::Embed.  (If
  143. this documentation came from your Perl distribution, then you're
  144. running 5.004 or better and you already have it.)
  145.  
  146. The B<ExtUtils::Embed> kit on CPAN also contains all source code for
  147. the examples in this document, tests, additional examples and other
  148. information you may find useful.
  149.  
  150. =head2 Adding a Perl interpreter to your C program
  151.  
  152. In a sense, perl (the C program) is a good example of embedding Perl
  153. (the language), so I'll demonstrate embedding with I<miniperlmain.c>,
  154. from the source distribution.  Here's a bastardized, nonportable
  155. version of I<miniperlmain.c> containing the essentials of embedding:
  156.  
  157.     #include <EXTERN.h>               /* from the Perl distribution     */
  158.     #include <perl.h>                 /* from the Perl distribution     */
  159.  
  160.     static PerlInterpreter *my_perl;  /***    The Perl interpreter    ***/
  161.  
  162.     int main(int argc, char **argv, char **env)
  163.     {
  164.         my_perl = perl_alloc();
  165.         perl_construct(my_perl);
  166.         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, (char **)NULL);
  167.         perl_run(my_perl);
  168.         perl_destruct(my_perl);
  169.         perl_free(my_perl);
  170.     }
  171.  
  172. Notice that we don't use the C<env> pointer.  Normally handed to
  173. C<perl_parse> as its final argument, C<env> here is replaced by
  174. C<NULL>, which means that the current environment will be used.
  175.  
  176. Now compile this program (I'll call it I<interp.c>) into an executable:
  177.  
  178.     % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  179.  
  180. After a successful compilation, you'll be able to use I<interp> just
  181. like perl itself:
  182.  
  183.     % interp
  184.     print "Pretty Good Perl \n";
  185.     print "10890 - 9801 is ", 10890 - 9801;
  186.     <CTRL-D>
  187.     Pretty Good Perl
  188.     10890 - 9801 is 1089
  189.  
  190. or
  191.  
  192.     % interp -e 'printf("%x", 3735928559)'
  193.     deadbeef
  194.  
  195. You can also read and execute Perl statements from a file while in the
  196. midst of your C program, by placing the filename in I<argv[1]> before
  197. calling I<perl_run()>.
  198.  
  199. =head2 Calling a Perl subroutine from your C program
  200.  
  201. To call individual Perl subroutines, you can use any of the B<perl_call_*>
  202. functions documented in the L<perlcall> manpage.
  203. In this example we'll use I<perl_call_argv>.
  204.  
  205. That's shown below, in a program I'll call I<showtime.c>.
  206.  
  207.     #include <EXTERN.h>
  208.     #include <perl.h>
  209.  
  210.     static PerlInterpreter *my_perl;
  211.  
  212.     int main(int argc, char **argv, char **env)
  213.     {
  214.         char *args[] = { NULL };
  215.         my_perl = perl_alloc();
  216.         perl_construct(my_perl);
  217.  
  218.         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, NULL);
  219.  
  220.         /*** skipping perl_run() ***/
  221.  
  222.         perl_call_argv("showtime", G_DISCARD | G_NOARGS, args);
  223.  
  224.         perl_destruct(my_perl);
  225.         perl_free(my_perl);
  226.     }
  227.  
  228. where I<showtime> is a Perl subroutine that takes no arguments (that's the
  229. I<G_NOARGS>) and for which I'll ignore the return value (that's the
  230. I<G_DISCARD>).  Those flags, and others, are discussed in L<perlcall>.
  231.  
  232. I'll define the I<showtime> subroutine in a file called I<showtime.pl>:
  233.  
  234.     print "I shan't be printed.";
  235.  
  236.     sub showtime {
  237.         print time;
  238.     }
  239.  
  240. Simple enough.  Now compile and run:
  241.  
  242.     % cc -o showtime showtime.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  243.  
  244.     % showtime showtime.pl
  245.     818284590
  246.  
  247. yielding the number of seconds that elapsed between January 1, 1970
  248. (the beginning of the Unix epoch), and the moment I began writing this
  249. sentence.
  250.  
  251. In this particular case we don't have to call I<perl_run>, but in
  252. general it's considered good practice to ensure proper initialization
  253. of library code, including execution of all object C<DESTROY> methods
  254. and package C<END {}> blocks.
  255.  
  256. If you want to pass arguments to the Perl subroutine, you can add
  257. strings to the C<NULL>-terminated C<args> list passed to
  258. I<perl_call_argv>.  For other data types, or to examine return values,
  259. you'll need to manipulate the Perl stack.  That's demonstrated in the
  260. last section of this document: L<Fiddling with the Perl stack from
  261. your C program>.
  262.  
  263. =head2 Evaluating a Perl statement from your C program
  264.  
  265. Perl provides two API functions to evaluate pieces of Perl code.
  266. These are L<perlguts/perl_eval_sv()> and L<perlguts/perl_eval_pv()>.
  267.  
  268. Arguably, these are the only routines you'll ever need to execute
  269. snippets of Perl code from within your C program.  Your code can be
  270. as long as you wish; it can contain multiple statements; it can employ
  271. L<perlfunc/use>, L<perlfunc/require> and L<perlfunc/do> to include
  272. external Perl files.
  273.  
  274. I<perl_eval_pv()> lets us evaluate individual Perl strings, and then
  275. extract variables for coercion into C types.  The following program,
  276. I<string.c>, executes three Perl strings, extracting an C<int> from
  277. the first, a C<float> from the second, and a C<char *> from the third.
  278.  
  279.    #include <EXTERN.h>
  280.    #include <perl.h>
  281.    
  282.    static PerlInterpreter *my_perl;
  283.    
  284.    main (int argc, char **argv, char **env)
  285.    {
  286.        char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
  287.    
  288.        my_perl = perl_alloc();
  289.        perl_construct( my_perl );
  290.    
  291.        perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
  292.        perl_run(my_perl);
  293.    
  294.        /** Treat $a as an integer **/
  295.        perl_eval_pv("$a = 3; $a **= 2", TRUE);
  296.        printf("a = %d\n", SvIV(perl_get_sv("a", FALSE)));
  297.    
  298.        /** Treat $a as a float **/
  299.        perl_eval_pv("$a = 3.14; $a **= 2", TRUE);
  300.        printf("a = %f\n", SvNV(perl_get_sv("a", FALSE)));
  301.    
  302.        /** Treat $a as a string **/
  303.        perl_eval_pv("$a = 'rekcaH lreP rehtonA tsuJ'; $a = reverse($a);", TRUE);
  304.        printf("a = %s\n", SvPV(perl_get_sv("a", FALSE), na));
  305.    
  306.        perl_destruct(my_perl);
  307.        perl_free(my_perl);
  308.    }
  309.  
  310. All of those strange functions with I<sv> in their names help convert Perl scalars to C types.  They're described in L<perlguts>.
  311.  
  312. If you compile and run I<string.c>, you'll see the results of using
  313. I<SvIV()> to create an C<int>, I<SvNV()> to create a C<float>, and
  314. I<SvPV()> to create a string:
  315.  
  316.    a = 9
  317.    a = 9.859600
  318.    a = Just Another Perl Hacker
  319.  
  320. In the example above, we've created a global variable to temporarily
  321. store the computed value of our eval'd expression.  It is also
  322. possible and in most cases a better strategy to fetch the return value
  323. from L<perl_eval_pv> instead.  Example:
  324.  
  325.    ...
  326.    SV *val = perl_eval_pv("reverse 'rekcaH lreP rehtonA tsuJ'", TRUE);
  327.    printf("%s\n", SvPV(val,na));
  328.    ...
  329.  
  330. This way, we avoid namespace pollution by not creating global
  331. variables and we've simplified our code as well.
  332.  
  333. =head2 Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program
  334.  
  335. The I<perl_eval_sv()> function lets us evaluate chunks of Perl code, so we can
  336. define some functions that use it to "specialize" in matches and
  337. substitutions: I<match()>, I<substitute()>, and I<matches()>.
  338.  
  339.    char match(SV *string, char *pattern);
  340.  
  341. Given a string and a pattern (e.g., C<m/clasp/> or C</\b\w*\b/>, which
  342. in your C program might appear as "/\\b\\w*\\b/"), match()
  343. returns 1 if the string matches the pattern and 0 otherwise.
  344.  
  345.    int substitute(SV **string, char *pattern);
  346.  
  347. Given a pointer to an C<SV> and an C<=~> operation (e.g.,
  348. C<s/bob/robert/g> or C<tr[A-Z][a-z]>), substitute() modifies the string
  349. within the C<AV> at according to the operation, returning the number of substitutions
  350. made.
  351.  
  352.    int matches(SV *string, char *pattern, AV **matches);
  353.  
  354. Given an C<SV>, a pattern, and a pointer to an empty C<AV>,
  355. matches() evaluates C<$string =~ $pattern> in an array context, and
  356. fills in I<matches> with the array elements, returning the number of matches found.
  357.  
  358. Here's a sample program, I<match.c>, that uses all three (long lines have
  359. been wrapped here):
  360.  
  361.  #include <EXTERN.h>
  362.  #include <perl.h>
  363.  
  364.  /** my_perl_eval_sv(code, error_check)
  365.  ** kinda like perl_eval_sv(), 
  366.  ** but we pop the return value off the stack 
  367.  **/
  368.  SV* my_perl_eval_sv(SV *sv, I32 croak_on_error)
  369.  {
  370.      dSP;
  371.      SV* retval;
  372.  
  373.      PUSHMARK(sp);
  374.      perl_eval_sv(sv, G_SCALAR);
  375.  
  376.      SPAGAIN;
  377.      retval = POPs;
  378.      PUTBACK;
  379.  
  380.      if (croak_on_error && SvTRUE(GvSV(errgv)))
  381.      croak(SvPVx(GvSV(errgv), na));
  382.  
  383.      return retval;
  384.  }
  385.  
  386.  /** match(string, pattern)
  387.  **
  388.  ** Used for matches in a scalar context.
  389.  **
  390.  ** Returns 1 if the match was successful; 0 otherwise.
  391.  **/
  392.  
  393.  I32 match(SV *string, char *pattern)
  394.  {
  395.      SV *command = newSV(0), *retval;
  396.  
  397.      sv_setpvf(command, "my $string = '%s'; $string =~ %s",
  398.            SvPV(string,na), pattern);
  399.  
  400.      retval = my_perl_eval_sv(command, TRUE);
  401.      SvREFCNT_dec(command);
  402.  
  403.      return SvIV(retval);
  404.  }
  405.  
  406.  /** substitute(string, pattern)
  407.  **
  408.  ** Used for =~ operations that modify their left-hand side (s/// and tr///)
  409.  **
  410.  ** Returns the number of successful matches, and
  411.  ** modifies the input string if there were any.
  412.  **/
  413.  
  414.  I32 substitute(SV **string, char *pattern)
  415.  {
  416.      SV *command = newSV(0), *retval;
  417.  
  418.      sv_setpvf(command, "$string = '%s'; ($string =~ %s)",
  419.            SvPV(*string,na), pattern);
  420.  
  421.      retval = my_perl_eval_sv(command, TRUE);
  422.      SvREFCNT_dec(command);
  423.  
  424.      *string = perl_get_sv("string", FALSE);
  425.      return SvIV(retval);
  426.  }
  427.  
  428.  /** matches(string, pattern, matches)
  429.  **
  430.  ** Used for matches in an array context.
  431.  **
  432.  ** Returns the number of matches,
  433.  ** and fills in **matches with the matching substrings
  434.  **/
  435.  
  436.  I32 matches(SV *string, char *pattern, AV **match_list)
  437.  {
  438.      SV *command = newSV(0);
  439.      I32 num_matches;
  440.  
  441.      sv_setpvf(command, "my $string = '%s'; @array = ($string =~ %s)",
  442.            SvPV(string,na), pattern);
  443.  
  444.      my_perl_eval_sv(command, TRUE);
  445.      SvREFCNT_dec(command);
  446.  
  447.      *match_list = perl_get_av("array", FALSE);
  448.      num_matches = av_len(*match_list) + 1; /** assume $[ is 0 **/
  449.  
  450.      return num_matches;
  451.  }
  452.  
  453.  main (int argc, char **argv, char **env)
  454.  {
  455.      PerlInterpreter *my_perl = perl_alloc();
  456.      char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
  457.      AV *match_list;
  458.      I32 num_matches, i;
  459.      SV *text = newSV(0);
  460.  
  461.      perl_construct(my_perl);
  462.      perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
  463.  
  464.      sv_setpv(text, "When he is at a convenience store and the bill comes to some amount like 76 cents, Maynard is aware that there is something he *should* do, something that will enable him to get back a quarter, but he has no idea *what*.  He fumbles through his red squeezey changepurse and gives the boy three extra pennies with his dollar, hoping that he might luck into the correct amount.  The boy gives him back two of his own pennies and then the big shiny quarter that is his prize. -RICHH");
  465.  
  466.      if (match(text, "m/quarter/")) /** Does text contain 'quarter'? **/
  467.      printf("match: Text contains the word 'quarter'.\n\n");
  468.      else
  469.      printf("match: Text doesn't contain the word 'quarter'.\n\n");
  470.  
  471.      if (match(text, "m/eighth/")) /** Does text contain 'eighth'? **/
  472.      printf("match: Text contains the word 'eighth'.\n\n");
  473.      else
  474.      printf("match: Text doesn't contain the word 'eighth'.\n\n");
  475.  
  476.      /** Match all occurrences of /wi../ **/
  477.      num_matches = matches(text, "m/(wi..)/g", &match_list);
  478.      printf("matches: m/(wi..)/g found %d matches...\n", num_matches);
  479.  
  480.      for (i = 0; i < num_matches; i++)
  481.      printf("match: %s\n", SvPV(*av_fetch(match_list, i, FALSE),na));
  482.      printf("\n");
  483.  
  484.      /** Remove all vowels from text **/
  485.      num_matches = substitute(&text, "s/[aeiou]//gi");
  486.      if (num_matches) {
  487.      printf("substitute: s/[aeiou]//gi...%d substitutions made.\n",
  488.             num_matches);
  489.      printf("Now text is: %s\n\n", SvPV(text,na));
  490.      }
  491.  
  492.      /** Attempt a substitution **/
  493.      if (!substitute(&text, "s/Perl/C/")) {
  494.      printf("substitute: s/Perl/C...No substitution made.\n\n");
  495.      }
  496.  
  497.      SvREFCNT_dec(text);
  498.      perl_destruct_level = 1;
  499.      perl_destruct(my_perl);
  500.      perl_free(my_perl);
  501.  }
  502.  
  503. which produces the output (again, long lines have been wrapped here)
  504.  
  505.    match: Text contains the word 'quarter'.
  506.  
  507.    match: Text doesn't contain the word 'eighth'.
  508.  
  509.    matches: m/(wi..)/g found 2 matches...
  510.    match: will
  511.    match: with
  512.  
  513.    substitute: s/[aeiou]//gi...139 substitutions made.
  514.    Now text is: Whn h s t  cnvnnc str nd th bll cms t sm mnt lk 76 cnts,
  515.    Mynrd s wr tht thr s smthng h *shld* d, smthng tht wll nbl hm t gt bck
  516.    qrtr, bt h hs n d *wht*.  H fmbls thrgh hs rd sqzy chngprs nd gvs th by
  517.    thr xtr pnns wth hs dllr, hpng tht h mght lck nt th crrct mnt.  Th by gvs
  518.    hm bck tw f hs wn pnns nd thn th bg shny qrtr tht s hs prz. -RCHH
  519.  
  520.    substitute: s/Perl/C...No substitution made.
  521.  
  522. =head2 Fiddling with the Perl stack from your C program
  523.  
  524. When trying to explain stacks, most computer science textbooks mumble
  525. something about spring-loaded columns of cafeteria plates: the last
  526. thing you pushed on the stack is the first thing you pop off.  That'll
  527. do for our purposes: your C program will push some arguments onto "the Perl
  528. stack", shut its eyes while some magic happens, and then pop the
  529. results--the return value of your Perl subroutine--off the stack.
  530.  
  531. First you'll need to know how to convert between C types and Perl
  532. types, with newSViv() and sv_setnv() and newAV() and all their
  533. friends.  They're described in L<perlguts>.
  534.  
  535. Then you'll need to know how to manipulate the Perl stack.  That's
  536. described in L<perlcall>.
  537.  
  538. Once you've understood those, embedding Perl in C is easy.
  539.  
  540. Because C has no builtin function for integer exponentiation, let's
  541. make Perl's ** operator available to it (this is less useful than it
  542. sounds, because Perl implements ** with C's I<pow()> function).  First
  543. I'll create a stub exponentiation function in I<power.pl>:
  544.  
  545.     sub expo {
  546.         my ($a, $b) = @_;
  547.         return $a ** $b;
  548.     }
  549.  
  550. Now I'll create a C program, I<power.c>, with a function
  551. I<PerlPower()> that contains all the perlguts necessary to push the
  552. two arguments into I<expo()> and to pop the return value out.  Take a
  553. deep breath...
  554.  
  555.     #include <EXTERN.h>
  556.     #include <perl.h>
  557.  
  558.     static PerlInterpreter *my_perl;
  559.  
  560.     static void
  561.     PerlPower(int a, int b)
  562.     {
  563.       dSP;                            /* initialize stack pointer      */
  564.       ENTER;                          /* everything created after here */
  565.       SAVETMPS;                       /* ...is a temporary variable.   */
  566.       PUSHMARK(sp);                   /* remember the stack pointer    */
  567.       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a))); /* push the base onto the stack  */
  568.       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b))); /* push the exponent onto stack  */
  569.       PUTBACK;                      /* make local stack pointer global */
  570.       perl_call_pv("expo", G_SCALAR); /* call the function             */
  571.       SPAGAIN;                        /* refresh stack pointer         */
  572.                                     /* pop the return value from stack */
  573.       printf ("%d to the %dth power is %d.\n", a, b, POPi);
  574.       PUTBACK;
  575.       FREETMPS;                       /* free that return value        */
  576.       LEAVE;                       /* ...and the XPUSHed "mortal" args.*/
  577.     }
  578.  
  579.     int main (int argc, char **argv, char **env)
  580.     {
  581.       char *my_argv[] = { "", "power.pl" };
  582.  
  583.       my_perl = perl_alloc();
  584.       perl_construct( my_perl );
  585.  
  586.       perl_parse(my_perl, NULL, 2, my_argv, (char **)NULL);
  587.       perl_run(my_perl);
  588.  
  589.       PerlPower(3, 4);                      /*** Compute 3 ** 4 ***/
  590.  
  591.       perl_destruct(my_perl);
  592.       perl_free(my_perl);
  593.     }
  594.  
  595.  
  596.  
  597. Compile and run:
  598.  
  599.     % cc -o power power.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  600.  
  601.     % power
  602.     3 to the 4th power is 81.
  603.  
  604. =head2 Maintaining a persistent interpreter
  605.  
  606. When developing interactive and/or potentially long-running
  607. applications, it's a good idea to maintain a persistent interpreter
  608. rather than allocating and constructing a new interpreter multiple
  609. times.  The major reason is speed: since Perl will only be loaded into
  610. memory once.
  611.  
  612. However, you have to be more cautious with namespace and variable
  613. scoping when using a persistent interpreter.  In previous examples
  614. we've been using global variables in the default package C<main>.  We
  615. knew exactly what code would be run, and assumed we could avoid
  616. variable collisions and outrageous symbol table growth.
  617.  
  618. Let's say your application is a server that will occasionally run Perl
  619. code from some arbitrary file.  Your server has no way of knowing what
  620. code it's going to run.  Very dangerous.
  621.  
  622. If the file is pulled in by C<perl_parse()>, compiled into a newly
  623. constructed interpreter, and subsequently cleaned out with
  624. C<perl_destruct()> afterwards, you're shielded from most namespace
  625. troubles.
  626.  
  627. One way to avoid namespace collisions in this scenario is to translate
  628. the filename into a guaranteed-unique package name, and then compile
  629. the code into that package using L<perlfunc/eval>.  In the example
  630. below, each file will only be compiled once.  Or, the application
  631. might choose to clean out the symbol table associated with the file
  632. after it's no longer needed.  Using L<perlcall/perl_call_argv>, We'll
  633. call the subroutine C<Embed::Persistent::eval_file> which lives in the
  634. file C<persistent.pl> and pass the filename and boolean cleanup/cache
  635. flag as arguments.
  636.  
  637. Note that the process will continue to grow for each file that it
  638. uses.  In addition, there might be C<AUTOLOAD>ed subroutines and other
  639. conditions that cause Perl's symbol table to grow.  You might want to
  640. add some logic that keeps track of the process size, or restarts
  641. itself after a certain number of requests, to ensure that memory
  642. consumption is minimized.  You'll also want to scope your variables
  643. with L<perlfunc/my> whenever possible.
  644.  
  645.  
  646.  package Embed::Persistent;
  647.  #persistent.pl
  648.  
  649.  use strict;
  650.  use vars '%Cache';
  651.  
  652.  sub valid_package_name {
  653.      my($string) = @_;
  654.      $string =~ s/([^A-Za-z0-9\/])/sprintf("_%2x",unpack("C",$1))/eg;
  655.      # second pass only for words starting with a digit
  656.      $string =~ s|/(\d)|sprintf("/_%2x",unpack("C",$1))|eg;
  657.  
  658.      # Dress it up as a real package name
  659.      $string =~ s|/|::|g;
  660.      return "Embed" . $string;
  661.  }
  662.  
  663.  #borrowed from Safe.pm
  664.  sub delete_package {
  665.      my $pkg = shift;
  666.      my ($stem, $leaf);
  667.  
  668.      no strict 'refs';
  669.      $pkg = "main::$pkg\::";    # expand to full symbol table name
  670.      ($stem, $leaf) = $pkg =~ m/(.*::)(\w+::)$/;
  671.  
  672.      my $stem_symtab = *{$stem}{HASH};
  673.  
  674.      delete $stem_symtab->{$leaf};
  675.  }
  676.  
  677.  sub eval_file {
  678.      my($filename, $delete) = @_;
  679.      my $package = valid_package_name($filename);
  680.      my $mtime = -M $filename;
  681.      if(defined $Cache{$package}{mtime}
  682.         &&
  683.         $Cache{$package}{mtime} <= $mtime)
  684.      {
  685.         # we have compiled this subroutine already,
  686.         # it has not been updated on disk, nothing left to do
  687.         print STDERR "already compiled $package->handler\n";
  688.      }
  689.      else {
  690.         local *FH;
  691.         open FH, $filename or die "open '$filename' $!";
  692.         local($/) = undef;
  693.         my $sub = <FH>;
  694.         close FH;
  695.  
  696.         #wrap the code into a subroutine inside our unique package
  697.         my $eval = qq{package $package; sub handler { $sub; }};
  698.         {
  699.             # hide our variables within this block
  700.             my($filename,$mtime,$package,$sub);
  701.             eval $eval;
  702.         }
  703.         die $@ if $@;
  704.  
  705.         #cache it unless we're cleaning out each time
  706.         $Cache{$package}{mtime} = $mtime unless $delete;
  707.      }
  708.  
  709.      eval {$package->handler;};
  710.      die $@ if $@;
  711.  
  712.      delete_package($package) if $delete;
  713.  
  714.      #take a look if you want
  715.      #print Devel::Symdump->rnew($package)->as_string, $/;
  716.  }
  717.  
  718.  1;
  719.  
  720.  __END__
  721.  
  722.  /* persistent.c */
  723.  #include <EXTERN.h>
  724.  #include <perl.h>
  725.  
  726.  /* 1 = clean out filename's symbol table after each request, 0 = don't */
  727.  #ifndef DO_CLEAN
  728.  #define DO_CLEAN 0
  729.  #endif
  730.  
  731.  static PerlInterpreter *perl = NULL;
  732.  
  733.  int
  734.  main(int argc, char **argv, char **env)
  735.  {
  736.      char *embedding[] = { "", "persistent.pl" };
  737.      char *args[] = { "", DO_CLEAN, NULL };
  738.      char filename [1024];
  739.      int exitstatus = 0;
  740.  
  741.      if((perl = perl_alloc()) == NULL) {
  742.         fprintf(stderr, "no memory!");
  743.         exit(1);
  744.      }
  745.      perl_construct(perl);
  746.  
  747.      exitstatus = perl_parse(perl, NULL, 2, embedding, NULL);
  748.  
  749.      if(!exitstatus) {
  750.         exitstatus = perl_run(perl);
  751.  
  752.         while(printf("Enter file name: ") && gets(filename)) {
  753.  
  754.             /* call the subroutine, passing it the filename as an argument */
  755.             args[0] = filename;
  756.             perl_call_argv("Embed::Persistent::eval_file",
  757.                            G_DISCARD | G_EVAL, args);
  758.  
  759.             /* check $@ */
  760.             if(SvTRUE(GvSV(errgv)))
  761.                 fprintf(stderr, "eval error: %s\n", SvPV(GvSV(errgv),na));
  762.         }
  763.      }
  764.  
  765.      perl_destruct_level = 0;
  766.      perl_destruct(perl);
  767.      perl_free(perl);
  768.      exit(exitstatus);
  769.  }
  770.  
  771. Now compile:
  772.  
  773.  % cc -o persistent persistent.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  774.  
  775. Here's a example script file:
  776.  
  777.  #test.pl
  778.  my $string = "hello";
  779.  foo($string);
  780.  
  781.  sub foo {
  782.      print "foo says: @_\n";
  783.  }
  784.  
  785. Now run:
  786.  
  787.  % persistent
  788.  Enter file name: test.pl
  789.  foo says: hello
  790.  Enter file name: test.pl
  791.  already compiled Embed::test_2epl->handler
  792.  foo says: hello
  793.  Enter file name: ^C
  794.  
  795. =head2 Maintaining multiple interpreter instances
  796.  
  797. Some rare applications will need to create more than one interpreter
  798. during a session.  Such an application might sporadically decide to
  799. release any resources associated with the interpreter.
  800.  
  801. The program must take care to ensure that this takes place I<before>
  802. the next interpreter is constructed.  By default, the global variable
  803. C<perl_destruct_level> is set to C<0>, since extra cleaning isn't
  804. needed when a program has only one interpreter.
  805.  
  806. Setting C<perl_destruct_level> to C<1> makes everything squeaky clean:
  807.  
  808.  perl_destruct_level = 1;
  809.  
  810.  while(1) {
  811.      ...
  812.      /* reset global variables here with perl_destruct_level = 1 */
  813.      perl_construct(my_perl);
  814.      ...
  815.      /* clean and reset _everything_ during perl_destruct */
  816.      perl_destruct(my_perl);
  817.      perl_free(my_perl);
  818.      ...
  819.      /* let's go do it again! */
  820.  }
  821.  
  822. When I<perl_destruct()> is called, the interpreter's syntax parse tree
  823. and symbol tables are cleaned up, and global variables are reset.
  824.  
  825. Now suppose we have more than one interpreter instance running at the
  826. same time.  This is feasible, but only if you used the
  827. C<-DMULTIPLICITY> flag when building Perl.  By default, that sets
  828. C<perl_destruct_level> to C<1>.
  829.  
  830. Let's give it a try:
  831.  
  832.  
  833.  #include <EXTERN.h>
  834.  #include <perl.h>
  835.  
  836.  /* we're going to embed two interpreters */
  837.  /* we're going to embed two interpreters */
  838.  
  839.  #define SAY_HELLO "-e", "print qq(Hi, I'm $^X\n)"
  840.  
  841.  int main(int argc, char **argv, char **env)
  842.  {
  843.      PerlInterpreter
  844.          *one_perl = perl_alloc(),
  845.          *two_perl = perl_alloc();
  846.      char *one_args[] = { "one_perl", SAY_HELLO };
  847.      char *two_args[] = { "two_perl", SAY_HELLO };
  848.  
  849.      perl_construct(one_perl);
  850.      perl_construct(two_perl);
  851.  
  852.      perl_parse(one_perl, NULL, 3, one_args, (char **)NULL);
  853.      perl_parse(two_perl, NULL, 3, two_args, (char **)NULL);
  854.  
  855.      perl_run(one_perl);
  856.      perl_run(two_perl);
  857.  
  858.      perl_destruct(one_perl);
  859.      perl_destruct(two_perl);
  860.  
  861.      perl_free(one_perl);
  862.      perl_free(two_perl);
  863.  }
  864.  
  865.  
  866. Compile as usual:
  867.  
  868.  % cc -o multiplicity multiplicity.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  869.  
  870. Run it, Run it:
  871.  
  872.  % multiplicity
  873.  Hi, I'm one_perl
  874.  Hi, I'm two_perl
  875.  
  876. =head2 Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program
  877.  
  878. If you've played with the examples above and tried to embed a script
  879. that I<use()>s a Perl module (such as I<Socket>) which itself uses a C or C++ library,
  880. this probably happened:
  881.  
  882.  
  883.  Can't load module Socket, dynamic loading not available in this perl.
  884.   (You may need to build a new perl executable which either supports
  885.   dynamic loading or has the Socket module statically linked into it.)
  886.  
  887.  
  888. What's wrong?
  889.  
  890. Your interpreter doesn't know how to communicate with these extensions
  891. on its own.  A little glue will help.  Up until now you've been
  892. calling I<perl_parse()>, handing it NULL for the second argument:
  893.  
  894.  perl_parse(my_perl, NULL, argc, my_argv, NULL);
  895.  
  896. That's where the glue code can be inserted to create the initial contact between
  897. Perl and linked C/C++ routines.  Let's take a look some pieces of I<perlmain.c>
  898. to see how Perl does this:
  899.  
  900.  
  901.  #ifdef __cplusplus
  902.  #  define EXTERN_C extern "C"
  903.  #else
  904.  #  define EXTERN_C extern
  905.  #endif
  906.  
  907.  static void xs_init _((void));
  908.  
  909.  EXTERN_C void boot_DynaLoader _((CV* cv));
  910.  EXTERN_C void boot_Socket _((CV* cv));
  911.  
  912.  
  913.  EXTERN_C void
  914.  xs_init()
  915.  {
  916.         char *file = __FILE__;
  917.         /* DynaLoader is a special case */
  918.         newXS("DynaLoader::boot_DynaLoader", boot_DynaLoader, file);
  919.         newXS("Socket::bootstrap", boot_Socket, file);
  920.  }
  921.  
  922. Simply put: for each extension linked with your Perl executable
  923. (determined during its initial configuration on your
  924. computer or when adding a new extension),
  925. a Perl subroutine is created to incorporate the extension's
  926. routines.  Normally, that subroutine is named
  927. I<Module::bootstrap()> and is invoked when you say I<use Module>.  In
  928. turn, this hooks into an XSUB, I<boot_Module>, which creates a Perl
  929. counterpart for each of the extension's XSUBs.  Don't worry about this
  930. part; leave that to the I<xsubpp> and extension authors.  If your
  931. extension is dynamically loaded, DynaLoader creates I<Module::bootstrap()>
  932. for you on the fly.  In fact, if you have a working DynaLoader then there
  933. is rarely any need to link in any other extensions statically.
  934.  
  935.  
  936. Once you have this code, slap it into the second argument of I<perl_parse()>:
  937.  
  938.  
  939.  perl_parse(my_perl, xs_init, argc, my_argv, NULL);
  940.  
  941.  
  942. Then compile:
  943.  
  944.  % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  945.  
  946.  % interp
  947.    use Socket;
  948.    use SomeDynamicallyLoadedModule;
  949.  
  950.    print "Now I can use extensions!\n"'
  951.  
  952. B<ExtUtils::Embed> can also automate writing the I<xs_init> glue code.
  953.  
  954.  % perl -MExtUtils::Embed -e xsinit -- -o perlxsi.c
  955.  % cc -c perlxsi.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
  956.  % cc -c interp.c  `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
  957.  % cc -o interp perlxsi.o interp.o `perl -MExtUtils::Embed -e ldopts`
  958.  
  959. Consult L<perlxs> and L<perlguts> for more details.
  960.  
  961. =head1 Embedding Perl under Win32
  962.  
  963. At the time of this writing, there are two versions of Perl which run
  964. under Win32.  Interfacing to Activeware's Perl library is quite
  965. different from the examples in this documentation, as significant
  966. changes were made to the internal Perl API.  However, it is possible
  967. to embed Activeware's Perl runtime, see the Perl for Win32 FAQ:
  968. http://www.perl.com/perl/faq/win32/Perl_for_Win32_FAQ.html
  969.  
  970. With the "official" Perl version 5.004 or higher, all the examples
  971. within this documentation will compile and run untouched, although,
  972. the build process is slightly different between Unix and Win32.  
  973.  
  974. For starters, backticks don't work under the Win32 native command shell!
  975. The ExtUtils::Embed kit on CPAN ships with a script called
  976. B<genmake>, which generates a simple makefile to build a program from
  977. a single C source file.  It can be used like so:
  978.  
  979.  C:\ExtUtils-Embed\eg> perl genmake interp.c
  980.  C:\ExtUtils-Embed\eg> nmake
  981.  C:\ExtUtils-Embed\eg> interp -e "print qq{I'm embedded in Win32!\n}"
  982.  
  983. You may wish to use a more robust environment such as the MS Developer
  984. stdio.  In this case, to generate perlxsi.c run:
  985.  
  986.  perl -MExtUtils::Embed -e xsinit
  987.  
  988. Create a new project, Insert -> Files into Project: perlxsi.c, perl.lib,
  989. and your own source files, e.g. interp.c.  Typically you'll find
  990. perl.lib in B<C:\perl\lib\CORE>, if not, you should see the B<CORE>
  991. directory relative to C<perl -V:archlib>.
  992. The studio will also need this path so it knows where to find Perl
  993. include files.  This path can be added via the Tools -> Options ->
  994. Directories menu.  Finnally, select Build -> Build interp.exe and
  995. you're ready to go!
  996.  
  997. =head1 MORAL
  998.  
  999. You can sometimes I<write faster code> in C, but
  1000. you can always I<write code faster> in Perl.  Because you can use
  1001. each from the other, combine them as you wish.
  1002.  
  1003.  
  1004. =head1 AUTHOR
  1005.  
  1006. Jon Orwant and <F<orwant@tpj.com>> and Doug MacEachern <F<dougm@osf.org>>,
  1007. with small contributions from Tim Bunce, Tom Christiansen, Hallvard Furuseth,
  1008. Dov Grobgeld, and Ilya Zakharevich.
  1009.  
  1010. Check out Doug's article on embedding in Volume 1, Issue 4 of The Perl
  1011. Journal.  Info about TPJ is available from http://tpj.com.
  1012.  
  1013. July 17, 1997
  1014.  
  1015. Some of this material is excerpted from Jon Orwant's book: I<Perl 5
  1016. Interactive>, Waite Group Press, 1996 (ISBN 1-57169-064-6) and appears
  1017. courtesy of Waite Group Press.
  1018.  
  1019. =head1 COPYRIGHT
  1020.  
  1021. Copyright (C) 1995, 1996, 1997 Doug MacEachern and Jon Orwant.  All
  1022. Rights Reserved.
  1023.  
  1024. Although destined for release with the standard Perl distribution,
  1025. this document is not public domain, nor is any of Perl and its
  1026. documentation.  Permission is granted to freely distribute verbatim
  1027. copies of this document provided that no modifications outside of
  1028. formatting be made, and that this notice remain intact.  You are
  1029. permitted and encouraged to use its code and derivatives thereof in
  1030. your own source code for fun or for profit as you see fit.
  1031.