home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Chip 2007 January, February, March & April / Chip-Cover-CD-2007-02.iso / Pakiet bezpieczenstwa / mini Pentoo LiveCD 2006.1 / mpentoo-2006.1.iso / livecd.squashfs / usr / lib / perl5 / 5.8.7 / pod / perlhack.pod < prev    next >
Text File  |  2006-04-25  |  102KB  |  2,759 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlhack - How to hack at the Perl internals
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. This document attempts to explain how Perl development takes place,
  8. and ends with some suggestions for people wanting to become bona fide
  9. porters.
  10.  
  11. The perl5-porters mailing list is where the Perl standard distribution
  12. is maintained and developed.  The list can get anywhere from 10 to 150
  13. messages a day, depending on the heatedness of the debate.  Most days
  14. there are two or three patches, extensions, features, or bugs being
  15. discussed at a time.
  16.  
  17. A searchable archive of the list is at either:
  18.  
  19.     http://www.xray.mpe.mpg.de/mailing-lists/perl5-porters/
  20.  
  21. or
  22.  
  23.     http://archive.develooper.com/perl5-porters@perl.org/
  24.  
  25. List subscribers (the porters themselves) come in several flavours.
  26. Some are quiet curious lurkers, who rarely pitch in and instead watch
  27. the ongoing development to ensure they're forewarned of new changes or
  28. features in Perl.  Some are representatives of vendors, who are there
  29. to make sure that Perl continues to compile and work on their
  30. platforms.  Some patch any reported bug that they know how to fix,
  31. some are actively patching their pet area (threads, Win32, the regexp
  32. engine), while others seem to do nothing but complain.  In other
  33. words, it's your usual mix of technical people.
  34.  
  35. Over this group of porters presides Larry Wall.  He has the final word
  36. in what does and does not change in the Perl language.  Various
  37. releases of Perl are shepherded by a ``pumpking'', a porter
  38. responsible for gathering patches, deciding on a patch-by-patch
  39. feature-by-feature basis what will and will not go into the release.
  40. For instance, Gurusamy Sarathy was the pumpking for the 5.6 release of
  41. Perl, and Jarkko Hietaniemi was the pumpking for the 5.8 release, and
  42. Hugo van der Sanden and Rafael Garcia-Suarez share the pumpking for
  43. the 5.10 release.
  44.  
  45. In addition, various people are pumpkings for different things.  For
  46. instance, Andy Dougherty and Jarkko Hietaniemi did a grand job as the
  47. I<Configure> pumpkin up till the 5.8 release. For the 5.10 release
  48. H.Merijn Brand took over.
  49.  
  50. Larry sees Perl development along the lines of the US government:
  51. there's the Legislature (the porters), the Executive branch (the
  52. pumpkings), and the Supreme Court (Larry).  The legislature can
  53. discuss and submit patches to the executive branch all they like, but
  54. the executive branch is free to veto them.  Rarely, the Supreme Court
  55. will side with the executive branch over the legislature, or the
  56. legislature over the executive branch.  Mostly, however, the
  57. legislature and the executive branch are supposed to get along and
  58. work out their differences without impeachment or court cases.
  59.  
  60. You might sometimes see reference to Rule 1 and Rule 2.  Larry's power
  61. as Supreme Court is expressed in The Rules:
  62.  
  63. =over 4
  64.  
  65. =item 1
  66.  
  67. Larry is always by definition right about how Perl should behave.
  68. This means he has final veto power on the core functionality.
  69.  
  70. =item 2
  71.  
  72. Larry is allowed to change his mind about any matter at a later date,
  73. regardless of whether he previously invoked Rule 1.
  74.  
  75. =back
  76.  
  77. Got that?  Larry is always right, even when he was wrong.  It's rare
  78. to see either Rule exercised, but they are often alluded to.
  79.  
  80. New features and extensions to the language are contentious, because
  81. the criteria used by the pumpkings, Larry, and other porters to decide
  82. which features should be implemented and incorporated are not codified
  83. in a few small design goals as with some other languages.  Instead,
  84. the heuristics are flexible and often difficult to fathom.  Here is
  85. one person's list, roughly in decreasing order of importance, of
  86. heuristics that new features have to be weighed against:
  87.  
  88. =over 4
  89.  
  90. =item Does concept match the general goals of Perl?
  91.  
  92. These haven't been written anywhere in stone, but one approximation
  93. is:
  94.  
  95.  1. Keep it fast, simple, and useful.
  96.  2. Keep features/concepts as orthogonal as possible.
  97.  3. No arbitrary limits (platforms, data sizes, cultures).
  98.  4. Keep it open and exciting to use/patch/advocate Perl everywhere.
  99.  5. Either assimilate new technologies, or build bridges to them.
  100.  
  101. =item Where is the implementation?
  102.  
  103. All the talk in the world is useless without an implementation.  In
  104. almost every case, the person or people who argue for a new feature
  105. will be expected to be the ones who implement it.  Porters capable
  106. of coding new features have their own agendas, and are not available
  107. to implement your (possibly good) idea.
  108.  
  109. =item Backwards compatibility
  110.  
  111. It's a cardinal sin to break existing Perl programs.  New warnings are
  112. contentious--some say that a program that emits warnings is not
  113. broken, while others say it is.  Adding keywords has the potential to
  114. break programs, changing the meaning of existing token sequences or
  115. functions might break programs.
  116.  
  117. =item Could it be a module instead?
  118.  
  119. Perl 5 has extension mechanisms, modules and XS, specifically to avoid
  120. the need to keep changing the Perl interpreter.  You can write modules
  121. that export functions, you can give those functions prototypes so they
  122. can be called like built-in functions, you can even write XS code to
  123. mess with the runtime data structures of the Perl interpreter if you
  124. want to implement really complicated things.  If it can be done in a
  125. module instead of in the core, it's highly unlikely to be added.
  126.  
  127. =item Is the feature generic enough?
  128.  
  129. Is this something that only the submitter wants added to the language,
  130. or would it be broadly useful?  Sometimes, instead of adding a feature
  131. with a tight focus, the porters might decide to wait until someone
  132. implements the more generalized feature.  For instance, instead of
  133. implementing a ``delayed evaluation'' feature, the porters are waiting
  134. for a macro system that would permit delayed evaluation and much more.
  135.  
  136. =item Does it potentially introduce new bugs?
  137.  
  138. Radical rewrites of large chunks of the Perl interpreter have the
  139. potential to introduce new bugs.  The smaller and more localized the
  140. change, the better.
  141.  
  142. =item Does it preclude other desirable features?
  143.  
  144. A patch is likely to be rejected if it closes off future avenues of
  145. development.  For instance, a patch that placed a true and final
  146. interpretation on prototypes is likely to be rejected because there
  147. are still options for the future of prototypes that haven't been
  148. addressed.
  149.  
  150. =item Is the implementation robust?
  151.  
  152. Good patches (tight code, complete, correct) stand more chance of
  153. going in.  Sloppy or incorrect patches might be placed on the back
  154. burner until the pumpking has time to fix, or might be discarded
  155. altogether without further notice.
  156.  
  157. =item Is the implementation generic enough to be portable?
  158.  
  159. The worst patches make use of a system-specific features.  It's highly
  160. unlikely that nonportable additions to the Perl language will be
  161. accepted.
  162.  
  163. =item Is the implementation tested?
  164.  
  165. Patches which change behaviour (fixing bugs or introducing new features)
  166. must include regression tests to verify that everything works as expected.
  167. Without tests provided by the original author, how can anyone else changing
  168. perl in the future be sure that they haven't unwittingly broken the behaviour
  169. the patch implements? And without tests, how can the patch's author be
  170. confident that his/her hard work put into the patch won't be accidentally
  171. thrown away by someone in the future?
  172.  
  173. =item Is there enough documentation?
  174.  
  175. Patches without documentation are probably ill-thought out or
  176. incomplete.  Nothing can be added without documentation, so submitting
  177. a patch for the appropriate manpages as well as the source code is
  178. always a good idea.
  179.  
  180. =item Is there another way to do it?
  181.  
  182. Larry said ``Although the Perl Slogan is I<There's More Than One Way
  183. to Do It>, I hesitate to make 10 ways to do something''.  This is a
  184. tricky heuristic to navigate, though--one man's essential addition is
  185. another man's pointless cruft.
  186.  
  187. =item Does it create too much work?
  188.  
  189. Work for the pumpking, work for Perl programmers, work for module
  190. authors, ...  Perl is supposed to be easy.
  191.  
  192. =item Patches speak louder than words
  193.  
  194. Working code is always preferred to pie-in-the-sky ideas.  A patch to
  195. add a feature stands a much higher chance of making it to the language
  196. than does a random feature request, no matter how fervently argued the
  197. request might be.  This ties into ``Will it be useful?'', as the fact
  198. that someone took the time to make the patch demonstrates a strong
  199. desire for the feature.
  200.  
  201. =back
  202.  
  203. If you're on the list, you might hear the word ``core'' bandied
  204. around.  It refers to the standard distribution.  ``Hacking on the
  205. core'' means you're changing the C source code to the Perl
  206. interpreter.  ``A core module'' is one that ships with Perl.
  207.  
  208. =head2 Keeping in sync
  209.  
  210. The source code to the Perl interpreter, in its different versions, is
  211. kept in a repository managed by a revision control system ( which is
  212. currently the Perforce program, see http://perforce.com/ ).  The
  213. pumpkings and a few others have access to the repository to check in
  214. changes.  Periodically the pumpking for the development version of Perl
  215. will release a new version, so the rest of the porters can see what's
  216. changed.  The current state of the main trunk of repository, and patches
  217. that describe the individual changes that have happened since the last
  218. public release are available at this location:
  219.  
  220.     http://public.activestate.com/gsar/APC/
  221.     ftp://ftp.linux.activestate.com/pub/staff/gsar/APC/
  222.  
  223. If you're looking for a particular change, or a change that affected
  224. a particular set of files, you may find the B<Perl Repository Browser>
  225. useful:
  226.  
  227.     http://public.activestate.com/cgi-bin/perlbrowse
  228.  
  229. You may also want to subscribe to the perl5-changes mailing list to
  230. receive a copy of each patch that gets submitted to the maintenance
  231. and development "branches" of the perl repository.  See
  232. http://lists.perl.org/ for subscription information.
  233.  
  234. If you are a member of the perl5-porters mailing list, it is a good
  235. thing to keep in touch with the most recent changes. If not only to
  236. verify if what you would have posted as a bug report isn't already
  237. solved in the most recent available perl development branch, also
  238. known as perl-current, bleading edge perl, bleedperl or bleadperl.
  239.  
  240. Needless to say, the source code in perl-current is usually in a perpetual
  241. state of evolution.  You should expect it to be very buggy.  Do B<not> use
  242. it for any purpose other than testing and development.
  243.  
  244. Keeping in sync with the most recent branch can be done in several ways,
  245. but the most convenient and reliable way is using B<rsync>, available at
  246. ftp://rsync.samba.org/pub/rsync/ .  (You can also get the most recent
  247. branch by FTP.)
  248.  
  249. If you choose to keep in sync using rsync, there are two approaches
  250. to doing so:
  251.  
  252. =over 4
  253.  
  254. =item rsync'ing the source tree
  255.  
  256. Presuming you are in the directory where your perl source resides
  257. and you have rsync installed and available, you can `upgrade' to
  258. the bleadperl using:
  259.  
  260.  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current/ .
  261.  
  262. This takes care of updating every single item in the source tree to
  263. the latest applied patch level, creating files that are new (to your
  264. distribution) and setting date/time stamps of existing files to
  265. reflect the bleadperl status.
  266.  
  267. Note that this will not delete any files that were in '.' before
  268. the rsync. Once you are sure that the rsync is running correctly,
  269. run it with the --delete and the --dry-run options like this:
  270.  
  271.  # rsync -avz --delete --dry-run rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current/ .
  272.  
  273. This will I<simulate> an rsync run that also deletes files not
  274. present in the bleadperl master copy. Observe the results from
  275. this run closely. If you are sure that the actual run would delete
  276. no files precious to you, you could remove the '--dry-run' option.
  277.  
  278. You can than check what patch was the latest that was applied by
  279. looking in the file B<.patch>, which will show the number of the
  280. latest patch.
  281.  
  282. If you have more than one machine to keep in sync, and not all of
  283. them have access to the WAN (so you are not able to rsync all the
  284. source trees to the real source), there are some ways to get around
  285. this problem.
  286.  
  287. =over 4
  288.  
  289. =item Using rsync over the LAN
  290.  
  291. Set up a local rsync server which makes the rsynced source tree
  292. available to the LAN and sync the other machines against this
  293. directory.
  294.  
  295. From http://rsync.samba.org/README.html :
  296.  
  297.    "Rsync uses rsh or ssh for communication. It does not need to be
  298.     setuid and requires no special privileges for installation.  It
  299.     does not require an inetd entry or a daemon.  You must, however,
  300.     have a working rsh or ssh system.  Using ssh is recommended for
  301.     its security features."
  302.  
  303. =item Using pushing over the NFS
  304.  
  305. Having the other systems mounted over the NFS, you can take an
  306. active pushing approach by checking the just updated tree against
  307. the other not-yet synced trees. An example would be
  308.  
  309.   #!/usr/bin/perl -w
  310.  
  311.   use strict;
  312.   use File::Copy;
  313.  
  314.   my %MF = map {
  315.       m/(\S+)/;
  316.       $1 => [ (stat $1)[2, 7, 9] ];    # mode, size, mtime
  317.       } `cat MANIFEST`;
  318.  
  319.   my %remote = map { $_ => "/$_/pro/3gl/CPAN/perl-5.7.1" } qw(host1 host2);
  320.  
  321.   foreach my $host (keys %remote) {
  322.       unless (-d $remote{$host}) {
  323.       print STDERR "Cannot Xsync for host $host\n";
  324.       next;
  325.       }
  326.       foreach my $file (keys %MF) {
  327.       my $rfile = "$remote{$host}/$file";
  328.       my ($mode, $size, $mtime) = (stat $rfile)[2, 7, 9];
  329.       defined $size or ($mode, $size, $mtime) = (0, 0, 0);
  330.       $size == $MF{$file}[1] && $mtime == $MF{$file}[2] and next;
  331.       printf "%4s %-34s %8d %9d  %8d %9d\n",
  332.           $host, $file, $MF{$file}[1], $MF{$file}[2], $size, $mtime;
  333.       unlink $rfile;
  334.       copy ($file, $rfile);
  335.       utime time, $MF{$file}[2], $rfile;
  336.       chmod $MF{$file}[0], $rfile;
  337.       }
  338.       }
  339.  
  340. though this is not perfect. It could be improved with checking
  341. file checksums before updating. Not all NFS systems support
  342. reliable utime support (when used over the NFS).
  343.  
  344. =back
  345.  
  346. =item rsync'ing the patches
  347.  
  348. The source tree is maintained by the pumpking who applies patches to
  349. the files in the tree. These patches are either created by the
  350. pumpking himself using C<diff -c> after updating the file manually or
  351. by applying patches sent in by posters on the perl5-porters list.
  352. These patches are also saved and rsync'able, so you can apply them
  353. yourself to the source files.
  354.  
  355. Presuming you are in a directory where your patches reside, you can
  356. get them in sync with
  357.  
  358.  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current-diffs/ .
  359.  
  360. This makes sure the latest available patch is downloaded to your
  361. patch directory.
  362.  
  363. It's then up to you to apply these patches, using something like
  364.  
  365.  # last=`ls -t *.gz | sed q`
  366.  # rsync -avz rsync://ftp.linux.activestate.com/perl-current-diffs/ .
  367.  # find . -name '*.gz' -newer $last -exec gzcat {} \; >blead.patch
  368.  # cd ../perl-current
  369.  # patch -p1 -N <../perl-current-diffs/blead.patch
  370.  
  371. or, since this is only a hint towards how it works, use CPAN-patchaperl
  372. from Andreas K÷nig to have better control over the patching process.
  373.  
  374. =back
  375.  
  376. =head2 Why rsync the source tree
  377.  
  378. =over 4
  379.  
  380. =item It's easier to rsync the source tree
  381.  
  382. Since you don't have to apply the patches yourself, you are sure all
  383. files in the source tree are in the right state.
  384.  
  385. =item It's more reliable
  386.  
  387. While both the rsync-able source and patch areas are automatically
  388. updated every few minutes, keep in mind that applying patches may
  389. sometimes mean careful hand-holding, especially if your version of
  390. the C<patch> program does not understand how to deal with new files,
  391. files with 8-bit characters, or files without trailing newlines.
  392.  
  393. =back
  394.  
  395. =head2 Why rsync the patches
  396.  
  397. =over 4
  398.  
  399. =item It's easier to rsync the patches
  400.  
  401. If you have more than one machine that you want to keep in track with
  402. bleadperl, it's easier to rsync the patches only once and then apply
  403. them to all the source trees on the different machines.
  404.  
  405. In case you try to keep in pace on 5 different machines, for which
  406. only one of them has access to the WAN, rsync'ing all the source
  407. trees should than be done 5 times over the NFS. Having
  408. rsync'ed the patches only once, I can apply them to all the source
  409. trees automatically. Need you say more ;-)
  410.  
  411. =item It's a good reference
  412.  
  413. If you do not only like to have the most recent development branch,
  414. but also like to B<fix> bugs, or extend features, you want to dive
  415. into the sources. If you are a seasoned perl core diver, you don't
  416. need no manuals, tips, roadmaps, perlguts.pod or other aids to find
  417. your way around. But if you are a starter, the patches may help you
  418. in finding where you should start and how to change the bits that
  419. bug you.
  420.  
  421. The file B<Changes> is updated on occasions the pumpking sees as his
  422. own little sync points. On those occasions, he releases a tar-ball of
  423. the current source tree (i.e. perl@7582.tar.gz), which will be an
  424. excellent point to start with when choosing to use the 'rsync the
  425. patches' scheme. Starting with perl@7582, which means a set of source
  426. files on which the latest applied patch is number 7582, you apply all
  427. succeeding patches available from then on (7583, 7584, ...).
  428.  
  429. You can use the patches later as a kind of search archive.
  430.  
  431. =over 4
  432.  
  433. =item Finding a start point
  434.  
  435. If you want to fix/change the behaviour of function/feature Foo, just
  436. scan the patches for patches that mention Foo either in the subject,
  437. the comments, or the body of the fix. A good chance the patch shows
  438. you the files that are affected by that patch which are very likely
  439. to be the starting point of your journey into the guts of perl.
  440.  
  441. =item Finding how to fix a bug
  442.  
  443. If you've found I<where> the function/feature Foo misbehaves, but you
  444. don't know how to fix it (but you do know the change you want to
  445. make), you can, again, peruse the patches for similar changes and
  446. look how others apply the fix.
  447.  
  448. =item Finding the source of misbehaviour
  449.  
  450. When you keep in sync with bleadperl, the pumpking would love to
  451. I<see> that the community efforts really work. So after each of his
  452. sync points, you are to 'make test' to check if everything is still
  453. in working order. If it is, you do 'make ok', which will send an OK
  454. report to perlbug@perl.org. (If you do not have access to a mailer
  455. from the system you just finished successfully 'make test', you can
  456. do 'make okfile', which creates the file C<perl.ok>, which you can
  457. than take to your favourite mailer and mail yourself).
  458.  
  459. But of course, as always, things will not always lead to a success
  460. path, and one or more test do not pass the 'make test'. Before
  461. sending in a bug report (using 'make nok' or 'make nokfile'), check
  462. the mailing list if someone else has reported the bug already and if
  463. so, confirm it by replying to that message. If not, you might want to
  464. trace the source of that misbehaviour B<before> sending in the bug,
  465. which will help all the other porters in finding the solution.
  466.  
  467. Here the saved patches come in very handy. You can check the list of
  468. patches to see which patch changed what file and what change caused
  469. the misbehaviour. If you note that in the bug report, it saves the
  470. one trying to solve it, looking for that point.
  471.  
  472. =back
  473.  
  474. If searching the patches is too bothersome, you might consider using
  475. perl's bugtron to find more information about discussions and
  476. ramblings on posted bugs.
  477.  
  478. If you want to get the best of both worlds, rsync both the source
  479. tree for convenience, reliability and ease and rsync the patches
  480. for reference.
  481.  
  482. =back
  483.  
  484. =head2 Working with the source
  485.  
  486. Because you cannot use the Perforce client, you cannot easily generate
  487. diffs against the repository, nor will merges occur when you update
  488. via rsync.  If you edit a file locally and then rsync against the
  489. latest source, changes made in the remote copy will I<overwrite> your
  490. local versions!
  491.  
  492. The best way to deal with this is to maintain a tree of symlinks to
  493. the rsync'd source.  Then, when you want to edit a file, you remove
  494. the symlink, copy the real file into the other tree, and edit it.  You
  495. can then diff your edited file against the original to generate a
  496. patch, and you can safely update the original tree.
  497.  
  498. Perl's F<Configure> script can generate this tree of symlinks for you.
  499. The following example assumes that you have used rsync to pull a copy
  500. of the Perl source into the F<perl-rsync> directory.  In the directory
  501. above that one, you can execute the following commands:
  502.  
  503.   mkdir perl-dev
  504.   cd perl-dev
  505.   ../perl-rsync/Configure -Dmksymlinks -Dusedevel -D"optimize=-g"
  506.  
  507. This will start the Perl configuration process.  After a few prompts,
  508. you should see something like this:
  509.  
  510.   Symbolic links are supported.
  511.  
  512.   Checking how to test for symbolic links...
  513.   Your builtin 'test -h' may be broken.
  514.   Trying external '/usr/bin/test -h'.
  515.   You can test for symbolic links with '/usr/bin/test -h'.
  516.  
  517.   Creating the symbolic links...
  518.   (First creating the subdirectories...)
  519.   (Then creating the symlinks...)
  520.  
  521. The specifics may vary based on your operating system, of course.
  522. After you see this, you can abort the F<Configure> script, and you
  523. will see that the directory you are in has a tree of symlinks to the
  524. F<perl-rsync> directories and files.
  525.  
  526. If you plan to do a lot of work with the Perl source, here are some
  527. Bourne shell script functions that can make your life easier:
  528.  
  529.     function edit {
  530.     if [ -L $1 ]; then
  531.         mv $1 $1.orig
  532.         cp $1.orig $1
  533.         vi $1
  534.     else
  535.         /bin/vi $1
  536.         fi
  537.     }
  538.  
  539.     function unedit {
  540.     if [ -L $1.orig ]; then
  541.         rm $1
  542.         mv $1.orig $1
  543.         fi
  544.     }
  545.  
  546. Replace "vi" with your favorite flavor of editor.
  547.  
  548. Here is another function which will quickly generate a patch for the
  549. files which have been edited in your symlink tree:
  550.  
  551.     mkpatchorig() {
  552.     local diffopts
  553.         for f in `find . -name '*.orig' | sed s,^\./,,`
  554.         do
  555.             case `echo $f | sed 's,.orig$,,;s,.*\.,,'` in
  556.             c)   diffopts=-p ;;
  557.         pod) diffopts='-F^=' ;;
  558.         *)   diffopts= ;;
  559.         esac
  560.             diff -du $diffopts $f `echo $f | sed 's,.orig$,,'`
  561.             done
  562.     }
  563.  
  564. This function produces patches which include enough context to make
  565. your changes obvious.  This makes it easier for the Perl pumpking(s)
  566. to review them when you send them to the perl5-porters list, and that
  567. means they're more likely to get applied.
  568.  
  569. This function assumed a GNU diff, and may require some tweaking for
  570. other diff variants.
  571.  
  572. =head2 Perlbug administration
  573.  
  574. There is a single remote administrative interface for modifying bug status, 
  575. category, open issues etc. using the B<RT> I<bugtracker> system, maintained
  576. by I<Robert Spier>.  Become an administrator, and close any bugs you can get 
  577. your sticky mitts on:
  578.  
  579.     http://rt.perl.org
  580.  
  581. The bugtracker mechanism for B<perl5> bugs in particular is at:
  582.  
  583.     http://bugs6.perl.org/perlbug
  584.  
  585. To email the bug system administrators:
  586.  
  587.     "perlbug-admin" <perlbug-admin@perl.org>
  588.  
  589.  
  590. =head2 Submitting patches
  591.  
  592. Always submit patches to I<perl5-porters@perl.org>.  If you're
  593. patching a core module and there's an author listed, send the author a
  594. copy (see L<Patching a core module>).  This lets other porters review
  595. your patch, which catches a surprising number of errors in patches.
  596. Either use the diff program (available in source code form from
  597. ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/ , or use Johan Vromans' I<makepatch>
  598. (available from I<CPAN/authors/id/JV/>).  Unified diffs are preferred,
  599. but context diffs are accepted.  Do not send RCS-style diffs or diffs
  600. without context lines.  More information is given in the
  601. I<Porting/patching.pod> file in the Perl source distribution.  Please
  602. patch against the latest B<development> version (e.g., if you're
  603. fixing a bug in the 5.005 track, patch against the latest 5.005_5x
  604. version).  Only patches that survive the heat of the development
  605. branch get applied to maintenance versions.
  606.  
  607. Your patch should update the documentation and test suite.  See
  608. L<Writing a test>.
  609.  
  610. To report a bug in Perl, use the program I<perlbug> which comes with
  611. Perl (if you can't get Perl to work, send mail to the address
  612. I<perlbug@perl.org> or I<perlbug@perl.com>).  Reporting bugs through
  613. I<perlbug> feeds into the automated bug-tracking system, access to
  614. which is provided through the web at http://bugs.perl.org/ .  It
  615. often pays to check the archives of the perl5-porters mailing list to
  616. see whether the bug you're reporting has been reported before, and if
  617. so whether it was considered a bug.  See above for the location of
  618. the searchable archives.
  619.  
  620. The CPAN testers ( http://testers.cpan.org/ ) are a group of
  621. volunteers who test CPAN modules on a variety of platforms.  Perl
  622. Smokers ( http://archives.develooper.com/daily-build@perl.org/ )
  623. automatically tests Perl source releases on platforms with various
  624. configurations.  Both efforts welcome volunteers.
  625.  
  626. It's a good idea to read and lurk for a while before chipping in.
  627. That way you'll get to see the dynamic of the conversations, learn the
  628. personalities of the players, and hopefully be better prepared to make
  629. a useful contribution when do you speak up.
  630.  
  631. If after all this you still think you want to join the perl5-porters
  632. mailing list, send mail to I<perl5-porters-subscribe@perl.org>.  To
  633. unsubscribe, send mail to I<perl5-porters-unsubscribe@perl.org>.
  634.  
  635. To hack on the Perl guts, you'll need to read the following things:
  636.  
  637. =over 3
  638.  
  639. =item L<perlguts>
  640.  
  641. This is of paramount importance, since it's the documentation of what
  642. goes where in the Perl source. Read it over a couple of times and it
  643. might start to make sense - don't worry if it doesn't yet, because the
  644. best way to study it is to read it in conjunction with poking at Perl
  645. source, and we'll do that later on.
  646.  
  647. You might also want to look at Gisle Aas's illustrated perlguts -
  648. there's no guarantee that this will be absolutely up-to-date with the
  649. latest documentation in the Perl core, but the fundamentals will be
  650. right. ( http://gisle.aas.no/perl/illguts/ )
  651.  
  652. =item L<perlxstut> and L<perlxs>
  653.  
  654. A working knowledge of XSUB programming is incredibly useful for core
  655. hacking; XSUBs use techniques drawn from the PP code, the portion of the
  656. guts that actually executes a Perl program. It's a lot gentler to learn
  657. those techniques from simple examples and explanation than from the core
  658. itself.
  659.  
  660. =item L<perlapi>
  661.  
  662. The documentation for the Perl API explains what some of the internal
  663. functions do, as well as the many macros used in the source.
  664.  
  665. =item F<Porting/pumpkin.pod>
  666.  
  667. This is a collection of words of wisdom for a Perl porter; some of it is
  668. only useful to the pumpkin holder, but most of it applies to anyone
  669. wanting to go about Perl development.
  670.  
  671. =item The perl5-porters FAQ
  672.  
  673. This should be available from http://simon-cozens.org/writings/p5p-faq ;
  674. alternatively, you can get the FAQ emailed to you by sending mail to
  675. C<perl5-porters-faq@perl.org>. It contains hints on reading perl5-porters,
  676. information on how perl5-porters works and how Perl development in general
  677. works.
  678.  
  679. =back
  680.  
  681. =head2 Finding Your Way Around
  682.  
  683. Perl maintenance can be split into a number of areas, and certain people
  684. (pumpkins) will have responsibility for each area. These areas sometimes
  685. correspond to files or directories in the source kit. Among the areas are:
  686.  
  687. =over 3
  688.  
  689. =item Core modules
  690.  
  691. Modules shipped as part of the Perl core live in the F<lib/> and F<ext/>
  692. subdirectories: F<lib/> is for the pure-Perl modules, and F<ext/>
  693. contains the core XS modules.
  694.  
  695. =item Tests
  696.  
  697. There are tests for nearly all the modules, built-ins and major bits
  698. of functionality.  Test files all have a .t suffix.  Module tests live
  699. in the F<lib/> and F<ext/> directories next to the module being
  700. tested.  Others live in F<t/>.  See L<Writing a test>
  701.  
  702. =item Documentation
  703.  
  704. Documentation maintenance includes looking after everything in the
  705. F<pod/> directory, (as well as contributing new documentation) and
  706. the documentation to the modules in core.
  707.  
  708. =item Configure
  709.  
  710. The configure process is the way we make Perl portable across the
  711. myriad of operating systems it supports. Responsibility for the
  712. configure, build and installation process, as well as the overall
  713. portability of the core code rests with the configure pumpkin - others
  714. help out with individual operating systems.
  715.  
  716. The files involved are the operating system directories, (F<win32/>,
  717. F<os2/>, F<vms/> and so on) the shell scripts which generate F<config.h>
  718. and F<Makefile>, as well as the metaconfig files which generate
  719. F<Configure>. (metaconfig isn't included in the core distribution.)
  720.  
  721. =item Interpreter
  722.  
  723. And of course, there's the core of the Perl interpreter itself. Let's
  724. have a look at that in a little more detail.
  725.  
  726. =back
  727.  
  728. Before we leave looking at the layout, though, don't forget that
  729. F<MANIFEST> contains not only the file names in the Perl distribution,
  730. but short descriptions of what's in them, too. For an overview of the
  731. important files, try this:
  732.  
  733.     perl -lne 'print if /^[^\/]+\.[ch]\s+/' MANIFEST
  734.  
  735. =head2 Elements of the interpreter
  736.  
  737. The work of the interpreter has two main stages: compiling the code
  738. into the internal representation, or bytecode, and then executing it.
  739. L<perlguts/Compiled code> explains exactly how the compilation stage
  740. happens.
  741.  
  742. Here is a short breakdown of perl's operation:
  743.  
  744. =over 3
  745.  
  746. =item Startup
  747.  
  748. The action begins in F<perlmain.c>. (or F<miniperlmain.c> for miniperl)
  749. This is very high-level code, enough to fit on a single screen, and it
  750. resembles the code found in L<perlembed>; most of the real action takes
  751. place in F<perl.c>
  752.  
  753. First, F<perlmain.c> allocates some memory and constructs a Perl
  754. interpreter:
  755.  
  756.     1 PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  757.     2
  758.     3 if (!PL_do_undump) {
  759.     4     my_perl = perl_alloc();
  760.     5     if (!my_perl)
  761.     6         exit(1);
  762.     7     perl_construct(my_perl);
  763.     8     PL_perl_destruct_level = 0;
  764.     9 }
  765.  
  766. Line 1 is a macro, and its definition is dependent on your operating
  767. system. Line 3 references C<PL_do_undump>, a global variable - all
  768. global variables in Perl start with C<PL_>. This tells you whether the
  769. current running program was created with the C<-u> flag to perl and then
  770. F<undump>, which means it's going to be false in any sane context.
  771.  
  772. Line 4 calls a function in F<perl.c> to allocate memory for a Perl
  773. interpreter. It's quite a simple function, and the guts of it looks like
  774. this:
  775.  
  776.     my_perl = (PerlInterpreter*)PerlMem_malloc(sizeof(PerlInterpreter));
  777.  
  778. Here you see an example of Perl's system abstraction, which we'll see
  779. later: C<PerlMem_malloc> is either your system's C<malloc>, or Perl's
  780. own C<malloc> as defined in F<malloc.c> if you selected that option at
  781. configure time.
  782.  
  783. Next, in line 7, we construct the interpreter; this sets up all the
  784. special variables that Perl needs, the stacks, and so on.
  785.  
  786. Now we pass Perl the command line options, and tell it to go:
  787.  
  788.     exitstatus = perl_parse(my_perl, xs_init, argc, argv, (char **)NULL);
  789.     if (!exitstatus) {
  790.         exitstatus = perl_run(my_perl);
  791.     }
  792.  
  793.  
  794. C<perl_parse> is actually a wrapper around C<S_parse_body>, as defined
  795. in F<perl.c>, which processes the command line options, sets up any
  796. statically linked XS modules, opens the program and calls C<yyparse> to
  797. parse it.
  798.  
  799. =item Parsing
  800.  
  801. The aim of this stage is to take the Perl source, and turn it into an op
  802. tree. We'll see what one of those looks like later. Strictly speaking,
  803. there's three things going on here.
  804.  
  805. C<yyparse>, the parser, lives in F<perly.c>, although you're better off
  806. reading the original YACC input in F<perly.y>. (Yes, Virginia, there
  807. B<is> a YACC grammar for Perl!) The job of the parser is to take your
  808. code and `understand' it, splitting it into sentences, deciding which
  809. operands go with which operators and so on.
  810.  
  811. The parser is nobly assisted by the lexer, which chunks up your input
  812. into tokens, and decides what type of thing each token is: a variable
  813. name, an operator, a bareword, a subroutine, a core function, and so on.
  814. The main point of entry to the lexer is C<yylex>, and that and its
  815. associated routines can be found in F<toke.c>. Perl isn't much like
  816. other computer languages; it's highly context sensitive at times, it can
  817. be tricky to work out what sort of token something is, or where a token
  818. ends. As such, there's a lot of interplay between the tokeniser and the
  819. parser, which can get pretty frightening if you're not used to it.
  820.  
  821. As the parser understands a Perl program, it builds up a tree of
  822. operations for the interpreter to perform during execution. The routines
  823. which construct and link together the various operations are to be found
  824. in F<op.c>, and will be examined later.
  825.  
  826. =item Optimization
  827.  
  828. Now the parsing stage is complete, and the finished tree represents
  829. the operations that the Perl interpreter needs to perform to execute our
  830. program. Next, Perl does a dry run over the tree looking for
  831. optimisations: constant expressions such as C<3 + 4> will be computed
  832. now, and the optimizer will also see if any multiple operations can be
  833. replaced with a single one. For instance, to fetch the variable C<$foo>,
  834. instead of grabbing the glob C<*foo> and looking at the scalar
  835. component, the optimizer fiddles the op tree to use a function which
  836. directly looks up the scalar in question. The main optimizer is C<peep>
  837. in F<op.c>, and many ops have their own optimizing functions.
  838.  
  839. =item Running
  840.  
  841. Now we're finally ready to go: we have compiled Perl byte code, and all
  842. that's left to do is run it. The actual execution is done by the
  843. C<runops_standard> function in F<run.c>; more specifically, it's done by
  844. these three innocent looking lines:
  845.  
  846.     while ((PL_op = CALL_FPTR(PL_op->op_ppaddr)(aTHX))) {
  847.         PERL_ASYNC_CHECK();
  848.     }
  849.  
  850. You may be more comfortable with the Perl version of that:
  851.  
  852.     PERL_ASYNC_CHECK() while $Perl::op = &{$Perl::op->{function}};
  853.  
  854. Well, maybe not. Anyway, each op contains a function pointer, which
  855. stipulates the function which will actually carry out the operation.
  856. This function will return the next op in the sequence - this allows for
  857. things like C<if> which choose the next op dynamically at run time.
  858. The C<PERL_ASYNC_CHECK> makes sure that things like signals interrupt
  859. execution if required.
  860.  
  861. The actual functions called are known as PP code, and they're spread
  862. between four files: F<pp_hot.c> contains the `hot' code, which is most
  863. often used and highly optimized, F<pp_sys.c> contains all the
  864. system-specific functions, F<pp_ctl.c> contains the functions which
  865. implement control structures (C<if>, C<while> and the like) and F<pp.c>
  866. contains everything else. These are, if you like, the C code for Perl's
  867. built-in functions and operators.
  868.  
  869. Note that each C<pp_> function is expected to return a pointer to the next
  870. op. Calls to perl subs (and eval blocks) are handled within the same
  871. runops loop, and do not consume extra space on the C stack. For example,
  872. C<pp_entersub> and C<pp_entertry> just push a C<CxSUB> or C<CxEVAL> block
  873. struct onto the context stack which contain the address of the op
  874. following the sub call or eval. They then return the first op of that sub
  875. or eval block, and so execution continues of that sub or block.  Later, a
  876. C<pp_leavesub> or C<pp_leavetry> op pops the C<CxSUB> or C<CxEVAL>,
  877. retrieves the return op from it, and returns it.
  878.  
  879. =item Exception handing
  880.  
  881. Perl's exception handing (ie C<die> etc) is built on top of the low-level
  882. C<setjmp()>/C<longjmp()> C-library functions. These basically provide a
  883. way to capture the current PC and SP registers and later restore them; ie
  884. a C<longjmp()> continues at the point in code where a previous C<setjmp()>
  885. was done, with anything further up on the C stack being lost. This is why
  886. code should always save values using C<SAVE_FOO> rather than in auto
  887. variables.
  888.  
  889. The perl core wraps C<setjmp()> etc in the macros C<JMPENV_PUSH> and
  890. C<JMPENV_JUMP>. The basic rule of perl exceptions is that C<exit>, and
  891. C<die> (in the absence of C<eval>) perform a C<JMPENV_JUMP(2)>, while
  892. C<die> within C<eval> does a C<JMPENV_JUMP(3)>.
  893.  
  894. At entry points to perl, such as C<perl_parse()>, C<perl_run()> and
  895. C<call_sv(cv, G_EVAL)> each does a C<JMPENV_PUSH>, then enter a runops
  896. loop or whatever, and handle possible exception returns. For a 2 return,
  897. final cleanup is performed, such as popping stacks and calling C<CHECK> or
  898. C<END> blocks. Amongst other things, this is how scope cleanup still
  899. occurs during an C<exit>.
  900.  
  901. If a C<die> can find a C<CxEVAL> block on the context stack, then the
  902. stack is popped to that level and the return op in that block is assigned
  903. to C<PL_restartop>; then a C<JMPENV_JUMP(3)> is performed.  This normally
  904. passes control back to the guard. In the case of C<perl_run> and
  905. C<call_sv>, a non-null C<PL_restartop> triggers re-entry to the runops
  906. loop. The is the normal way that C<die> or C<croak> is handled within an
  907. C<eval>.
  908.  
  909. Sometimes ops are executed within an inner runops loop, such as tie, sort
  910. or overload code. In this case, something like
  911.  
  912.     sub FETCH { eval { die } }
  913.  
  914. would cause a longjmp right back to the guard in C<perl_run>, popping both
  915. runops loops, which is clearly incorrect. One way to avoid this is for the
  916. tie code to do a C<JMPENV_PUSH> before executing C<FETCH> in the inner
  917. runops loop, but for efficiency reasons, perl in fact just sets a flag,
  918. using C<CATCH_SET(TRUE)>. The C<pp_require>, C<pp_entereval> and
  919. C<pp_entertry> ops check this flag, and if true, they call C<docatch>,
  920. which does a C<JMPENV_PUSH> and starts a new runops level to execute the
  921. code, rather than doing it on the current loop.
  922.  
  923. As a further optimisation, on exit from the eval block in the C<FETCH>,
  924. execution of the code following the block is still carried on in the inner
  925. loop.  When an exception is raised, C<docatch> compares the C<JMPENV>
  926. level of the C<CxEVAL> with C<PL_top_env> and if they differ, just
  927. re-throws the exception. In this way any inner loops get popped.
  928.  
  929. Here's an example.
  930.  
  931.     1: eval { tie @a, 'A' };
  932.     2: sub A::TIEARRAY {
  933.     3:     eval { die };
  934.     4:     die;
  935.     5: }
  936.  
  937. To run this code, C<perl_run> is called, which does a C<JMPENV_PUSH> then
  938. enters a runops loop. This loop executes the eval and tie ops on line 1,
  939. with the eval pushing a C<CxEVAL> onto the context stack.
  940.  
  941. The C<pp_tie> does a C<CATCH_SET(TRUE)>, then starts a second runops loop
  942. to execute the body of C<TIEARRAY>. When it executes the entertry op on
  943. line 3, C<CATCH_GET> is true, so C<pp_entertry> calls C<docatch> which
  944. does a C<JMPENV_PUSH> and starts a third runops loop, which then executes
  945. the die op. At this point the C call stack looks like this:
  946.  
  947.     Perl_pp_die
  948.     Perl_runops      # third loop
  949.     S_docatch_body
  950.     S_docatch
  951.     Perl_pp_entertry
  952.     Perl_runops      # second loop
  953.     S_call_body
  954.     Perl_call_sv
  955.     Perl_pp_tie
  956.     Perl_runops      # first loop
  957.     S_run_body
  958.     perl_run
  959.     main
  960.  
  961. and the context and data stacks, as shown by C<-Dstv>, look like:
  962.  
  963.     STACK 0: MAIN
  964.       CX 0: BLOCK  =>
  965.       CX 1: EVAL   => AV()  PV("A"\0)
  966.       retop=leave
  967.     STACK 1: MAGIC
  968.       CX 0: SUB    =>
  969.       retop=(null)
  970.       CX 1: EVAL   => *
  971.     retop=nextstate
  972.  
  973. The die pops the first C<CxEVAL> off the context stack, sets
  974. C<PL_restartop> from it, does a C<JMPENV_JUMP(3)>, and control returns to
  975. the top C<docatch>. This then starts another third-level runops level,
  976. which executes the nextstate, pushmark and die ops on line 4. At the point
  977. that the second C<pp_die> is called, the C call stack looks exactly like
  978. that above, even though we are no longer within an inner eval; this is
  979. because of the optimization mentioned earlier. However, the context stack
  980. now looks like this, ie with the top CxEVAL popped:
  981.  
  982.     STACK 0: MAIN
  983.       CX 0: BLOCK  =>
  984.       CX 1: EVAL   => AV()  PV("A"\0)
  985.       retop=leave
  986.     STACK 1: MAGIC
  987.       CX 0: SUB    =>
  988.       retop=(null)
  989.  
  990. The die on line 4 pops the context stack back down to the CxEVAL, leaving
  991. it as:
  992.  
  993.     STACK 0: MAIN
  994.       CX 0: BLOCK  =>
  995.  
  996. As usual, C<PL_restartop> is extracted from the C<CxEVAL>, and a
  997. C<JMPENV_JUMP(3)> done, which pops the C stack back to the docatch:
  998.  
  999.     S_docatch
  1000.     Perl_pp_entertry
  1001.     Perl_runops      # second loop
  1002.     S_call_body
  1003.     Perl_call_sv
  1004.     Perl_pp_tie
  1005.     Perl_runops      # first loop
  1006.     S_run_body
  1007.     perl_run
  1008.     main
  1009.  
  1010. In  this case, because the C<JMPENV> level recorded in the C<CxEVAL>
  1011. differs from the current one, C<docatch> just does a C<JMPENV_JUMP(3)>
  1012. and the C stack unwinds to:
  1013.  
  1014.     perl_run
  1015.     main
  1016.  
  1017. Because C<PL_restartop> is non-null, C<run_body> starts a new runops loop
  1018. and execution continues.
  1019.  
  1020. =back
  1021.  
  1022. =head2 Internal Variable Types
  1023.  
  1024. You should by now have had a look at L<perlguts>, which tells you about
  1025. Perl's internal variable types: SVs, HVs, AVs and the rest. If not, do
  1026. that now.
  1027.  
  1028. These variables are used not only to represent Perl-space variables, but
  1029. also any constants in the code, as well as some structures completely
  1030. internal to Perl. The symbol table, for instance, is an ordinary Perl
  1031. hash. Your code is represented by an SV as it's read into the parser;
  1032. any program files you call are opened via ordinary Perl filehandles, and
  1033. so on.
  1034.  
  1035. The core L<Devel::Peek|Devel::Peek> module lets us examine SVs from a
  1036. Perl program. Let's see, for instance, how Perl treats the constant
  1037. C<"hello">.
  1038.  
  1039.       % perl -MDevel::Peek -e 'Dump("hello")'
  1040.     1 SV = PV(0xa041450) at 0xa04ecbc
  1041.     2   REFCNT = 1
  1042.     3   FLAGS = (POK,READONLY,pPOK)
  1043.     4   PV = 0xa0484e0 "hello"\0
  1044.     5   CUR = 5
  1045.     6   LEN = 6
  1046.  
  1047. Reading C<Devel::Peek> output takes a bit of practise, so let's go
  1048. through it line by line.
  1049.  
  1050. Line 1 tells us we're looking at an SV which lives at C<0xa04ecbc> in
  1051. memory. SVs themselves are very simple structures, but they contain a
  1052. pointer to a more complex structure. In this case, it's a PV, a
  1053. structure which holds a string value, at location C<0xa041450>.  Line 2
  1054. is the reference count; there are no other references to this data, so
  1055. it's 1.
  1056.  
  1057. Line 3 are the flags for this SV - it's OK to use it as a PV, it's a
  1058. read-only SV (because it's a constant) and the data is a PV internally.
  1059. Next we've got the contents of the string, starting at location
  1060. C<0xa0484e0>.
  1061.  
  1062. Line 5 gives us the current length of the string - note that this does
  1063. B<not> include the null terminator. Line 6 is not the length of the
  1064. string, but the length of the currently allocated buffer; as the string
  1065. grows, Perl automatically extends the available storage via a routine
  1066. called C<SvGROW>.
  1067.  
  1068. You can get at any of these quantities from C very easily; just add
  1069. C<Sv> to the name of the field shown in the snippet, and you've got a
  1070. macro which will return the value: C<SvCUR(sv)> returns the current
  1071. length of the string, C<SvREFCOUNT(sv)> returns the reference count,
  1072. C<SvPV(sv, len)> returns the string itself with its length, and so on.
  1073. More macros to manipulate these properties can be found in L<perlguts>.
  1074.  
  1075. Let's take an example of manipulating a PV, from C<sv_catpvn>, in F<sv.c>
  1076.  
  1077.      1  void
  1078.      2  Perl_sv_catpvn(pTHX_ register SV *sv, register const char *ptr, register STRLEN len)
  1079.      3  {
  1080.      4      STRLEN tlen;
  1081.      5      char *junk;
  1082.  
  1083.      6      junk = SvPV_force(sv, tlen);
  1084.      7      SvGROW(sv, tlen + len + 1);
  1085.      8      if (ptr == junk)
  1086.      9          ptr = SvPVX(sv);
  1087.     10      Move(ptr,SvPVX(sv)+tlen,len,char);
  1088.     11      SvCUR(sv) += len;
  1089.     12      *SvEND(sv) = '\0';
  1090.     13      (void)SvPOK_only_UTF8(sv);          /* validate pointer */
  1091.     14      SvTAINT(sv);
  1092.     15  }
  1093.  
  1094. This is a function which adds a string, C<ptr>, of length C<len> onto
  1095. the end of the PV stored in C<sv>. The first thing we do in line 6 is
  1096. make sure that the SV B<has> a valid PV, by calling the C<SvPV_force>
  1097. macro to force a PV. As a side effect, C<tlen> gets set to the current
  1098. value of the PV, and the PV itself is returned to C<junk>.
  1099.  
  1100. In line 7, we make sure that the SV will have enough room to accommodate
  1101. the old string, the new string and the null terminator. If C<LEN> isn't
  1102. big enough, C<SvGROW> will reallocate space for us.
  1103.  
  1104. Now, if C<junk> is the same as the string we're trying to add, we can
  1105. grab the string directly from the SV; C<SvPVX> is the address of the PV
  1106. in the SV.
  1107.  
  1108. Line 10 does the actual catenation: the C<Move> macro moves a chunk of
  1109. memory around: we move the string C<ptr> to the end of the PV - that's
  1110. the start of the PV plus its current length. We're moving C<len> bytes
  1111. of type C<char>. After doing so, we need to tell Perl we've extended the
  1112. string, by altering C<CUR> to reflect the new length. C<SvEND> is a
  1113. macro which gives us the end of the string, so that needs to be a
  1114. C<"\0">.
  1115.  
  1116. Line 13 manipulates the flags; since we've changed the PV, any IV or NV
  1117. values will no longer be valid: if we have C<$a=10; $a.="6";> we don't
  1118. want to use the old IV of 10. C<SvPOK_only_utf8> is a special UTF-8-aware
  1119. version of C<SvPOK_only>, a macro which turns off the IOK and NOK flags
  1120. and turns on POK. The final C<SvTAINT> is a macro which launders tainted
  1121. data if taint mode is turned on.
  1122.  
  1123. AVs and HVs are more complicated, but SVs are by far the most common
  1124. variable type being thrown around. Having seen something of how we
  1125. manipulate these, let's go on and look at how the op tree is
  1126. constructed.
  1127.  
  1128. =head2 Op Trees
  1129.  
  1130. First, what is the op tree, anyway? The op tree is the parsed
  1131. representation of your program, as we saw in our section on parsing, and
  1132. it's the sequence of operations that Perl goes through to execute your
  1133. program, as we saw in L</Running>.
  1134.  
  1135. An op is a fundamental operation that Perl can perform: all the built-in
  1136. functions and operators are ops, and there are a series of ops which
  1137. deal with concepts the interpreter needs internally - entering and
  1138. leaving a block, ending a statement, fetching a variable, and so on.
  1139.  
  1140. The op tree is connected in two ways: you can imagine that there are two
  1141. "routes" through it, two orders in which you can traverse the tree.
  1142. First, parse order reflects how the parser understood the code, and
  1143. secondly, execution order tells perl what order to perform the
  1144. operations in.
  1145.  
  1146. The easiest way to examine the op tree is to stop Perl after it has
  1147. finished parsing, and get it to dump out the tree. This is exactly what
  1148. the compiler backends L<B::Terse|B::Terse>, L<B::Concise|B::Concise>
  1149. and L<B::Debug|B::Debug> do.
  1150.  
  1151. Let's have a look at how Perl sees C<$a = $b + $c>:
  1152.  
  1153.      % perl -MO=Terse -e '$a=$b+$c'
  1154.      1  LISTOP (0x8179888) leave
  1155.      2      OP (0x81798b0) enter
  1156.      3      COP (0x8179850) nextstate
  1157.      4      BINOP (0x8179828) sassign
  1158.      5          BINOP (0x8179800) add [1]
  1159.      6              UNOP (0x81796e0) null [15]
  1160.      7                  SVOP (0x80fafe0) gvsv  GV (0x80fa4cc) *b
  1161.      8              UNOP (0x81797e0) null [15]
  1162.      9                  SVOP (0x8179700) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
  1163.     10          UNOP (0x816b4f0) null [15]
  1164.     11              SVOP (0x816dcf0) gvsv  GV (0x80fa460) *a
  1165.  
  1166. Let's start in the middle, at line 4. This is a BINOP, a binary
  1167. operator, which is at location C<0x8179828>. The specific operator in
  1168. question is C<sassign> - scalar assignment - and you can find the code
  1169. which implements it in the function C<pp_sassign> in F<pp_hot.c>. As a
  1170. binary operator, it has two children: the add operator, providing the
  1171. result of C<$b+$c>, is uppermost on line 5, and the left hand side is on
  1172. line 10.
  1173.  
  1174. Line 10 is the null op: this does exactly nothing. What is that doing
  1175. there? If you see the null op, it's a sign that something has been
  1176. optimized away after parsing. As we mentioned in L</Optimization>,
  1177. the optimization stage sometimes converts two operations into one, for
  1178. example when fetching a scalar variable. When this happens, instead of
  1179. rewriting the op tree and cleaning up the dangling pointers, it's easier
  1180. just to replace the redundant operation with the null op. Originally,
  1181. the tree would have looked like this:
  1182.  
  1183.     10          SVOP (0x816b4f0) rv2sv [15]
  1184.     11              SVOP (0x816dcf0) gv  GV (0x80fa460) *a
  1185.  
  1186. That is, fetch the C<a> entry from the main symbol table, and then look
  1187. at the scalar component of it: C<gvsv> (C<pp_gvsv> into F<pp_hot.c>)
  1188. happens to do both these things.
  1189.  
  1190. The right hand side, starting at line 5 is similar to what we've just
  1191. seen: we have the C<add> op (C<pp_add> also in F<pp_hot.c>) add together
  1192. two C<gvsv>s.
  1193.  
  1194. Now, what's this about?
  1195.  
  1196.      1  LISTOP (0x8179888) leave
  1197.      2      OP (0x81798b0) enter
  1198.      3      COP (0x8179850) nextstate
  1199.  
  1200. C<enter> and C<leave> are scoping ops, and their job is to perform any
  1201. housekeeping every time you enter and leave a block: lexical variables
  1202. are tidied up, unreferenced variables are destroyed, and so on. Every
  1203. program will have those first three lines: C<leave> is a list, and its
  1204. children are all the statements in the block. Statements are delimited
  1205. by C<nextstate>, so a block is a collection of C<nextstate> ops, with
  1206. the ops to be performed for each statement being the children of
  1207. C<nextstate>. C<enter> is a single op which functions as a marker.
  1208.  
  1209. That's how Perl parsed the program, from top to bottom:
  1210.  
  1211.                         Program
  1212.                            |
  1213.                        Statement
  1214.                            |
  1215.                            =
  1216.                           / \
  1217.                          /   \
  1218.                         $a   +
  1219.                             / \
  1220.                           $b   $c
  1221.  
  1222. However, it's impossible to B<perform> the operations in this order:
  1223. you have to find the values of C<$b> and C<$c> before you add them
  1224. together, for instance. So, the other thread that runs through the op
  1225. tree is the execution order: each op has a field C<op_next> which points
  1226. to the next op to be run, so following these pointers tells us how perl
  1227. executes the code. We can traverse the tree in this order using
  1228. the C<exec> option to C<B::Terse>:
  1229.  
  1230.      % perl -MO=Terse,exec -e '$a=$b+$c'
  1231.      1  OP (0x8179928) enter
  1232.      2  COP (0x81798c8) nextstate
  1233.      3  SVOP (0x81796c8) gvsv  GV (0x80fa4d4) *b
  1234.      4  SVOP (0x8179798) gvsv  GV (0x80efeb0) *c
  1235.      5  BINOP (0x8179878) add [1]
  1236.      6  SVOP (0x816dd38) gvsv  GV (0x80fa468) *a
  1237.      7  BINOP (0x81798a0) sassign
  1238.      8  LISTOP (0x8179900) leave
  1239.  
  1240. This probably makes more sense for a human: enter a block, start a
  1241. statement. Get the values of C<$b> and C<$c>, and add them together.
  1242. Find C<$a>, and assign one to the other. Then leave.
  1243.  
  1244. The way Perl builds up these op trees in the parsing process can be
  1245. unravelled by examining F<perly.y>, the YACC grammar. Let's take the
  1246. piece we need to construct the tree for C<$a = $b + $c>
  1247.  
  1248.     1 term    :   term ASSIGNOP term
  1249.     2                { $$ = newASSIGNOP(OPf_STACKED, $1, $2, $3); }
  1250.     3         |   term ADDOP term
  1251.     4                { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
  1252.  
  1253. If you're not used to reading BNF grammars, this is how it works: You're
  1254. fed certain things by the tokeniser, which generally end up in upper
  1255. case. Here, C<ADDOP>, is provided when the tokeniser sees C<+> in your
  1256. code. C<ASSIGNOP> is provided when C<=> is used for assigning. These are
  1257. `terminal symbols', because you can't get any simpler than them.
  1258.  
  1259. The grammar, lines one and three of the snippet above, tells you how to
  1260. build up more complex forms. These complex forms, `non-terminal symbols'
  1261. are generally placed in lower case. C<term> here is a non-terminal
  1262. symbol, representing a single expression.
  1263.  
  1264. The grammar gives you the following rule: you can make the thing on the
  1265. left of the colon if you see all the things on the right in sequence.
  1266. This is called a "reduction", and the aim of parsing is to completely
  1267. reduce the input. There are several different ways you can perform a
  1268. reduction, separated by vertical bars: so, C<term> followed by C<=>
  1269. followed by C<term> makes a C<term>, and C<term> followed by C<+>
  1270. followed by C<term> can also make a C<term>.
  1271.  
  1272. So, if you see two terms with an C<=> or C<+>, between them, you can
  1273. turn them into a single expression. When you do this, you execute the
  1274. code in the block on the next line: if you see C<=>, you'll do the code
  1275. in line 2. If you see C<+>, you'll do the code in line 4. It's this code
  1276. which contributes to the op tree.
  1277.  
  1278.             |   term ADDOP term
  1279.             { $$ = newBINOP($2, 0, scalar($1), scalar($3)); }
  1280.  
  1281. What this does is creates a new binary op, and feeds it a number of
  1282. variables. The variables refer to the tokens: C<$1> is the first token in
  1283. the input, C<$2> the second, and so on - think regular expression
  1284. backreferences. C<$$> is the op returned from this reduction. So, we
  1285. call C<newBINOP> to create a new binary operator. The first parameter to
  1286. C<newBINOP>, a function in F<op.c>, is the op type. It's an addition
  1287. operator, so we want the type to be C<ADDOP>. We could specify this
  1288. directly, but it's right there as the second token in the input, so we
  1289. use C<$2>. The second parameter is the op's flags: 0 means `nothing
  1290. special'. Then the things to add: the left and right hand side of our
  1291. expression, in scalar context.
  1292.  
  1293. =head2 Stacks
  1294.  
  1295. When perl executes something like C<addop>, how does it pass on its
  1296. results to the next op? The answer is, through the use of stacks. Perl
  1297. has a number of stacks to store things it's currently working on, and
  1298. we'll look at the three most important ones here.
  1299.  
  1300. =over 3
  1301.  
  1302. =item Argument stack
  1303.  
  1304. Arguments are passed to PP code and returned from PP code using the
  1305. argument stack, C<ST>. The typical way to handle arguments is to pop
  1306. them off the stack, deal with them how you wish, and then push the result
  1307. back onto the stack. This is how, for instance, the cosine operator
  1308. works:
  1309.  
  1310.       NV value;
  1311.       value = POPn;
  1312.       value = Perl_cos(value);
  1313.       XPUSHn(value);
  1314.  
  1315. We'll see a more tricky example of this when we consider Perl's macros
  1316. below. C<POPn> gives you the NV (floating point value) of the top SV on
  1317. the stack: the C<$x> in C<cos($x)>. Then we compute the cosine, and push
  1318. the result back as an NV. The C<X> in C<XPUSHn> means that the stack
  1319. should be extended if necessary - it can't be necessary here, because we
  1320. know there's room for one more item on the stack, since we've just
  1321. removed one! The C<XPUSH*> macros at least guarantee safety.
  1322.  
  1323. Alternatively, you can fiddle with the stack directly: C<SP> gives you
  1324. the first element in your portion of the stack, and C<TOP*> gives you
  1325. the top SV/IV/NV/etc. on the stack. So, for instance, to do unary
  1326. negation of an integer:
  1327.  
  1328.      SETi(-TOPi);
  1329.  
  1330. Just set the integer value of the top stack entry to its negation.
  1331.  
  1332. Argument stack manipulation in the core is exactly the same as it is in
  1333. XSUBs - see L<perlxstut>, L<perlxs> and L<perlguts> for a longer
  1334. description of the macros used in stack manipulation.
  1335.  
  1336. =item Mark stack
  1337.  
  1338. I say `your portion of the stack' above because PP code doesn't
  1339. necessarily get the whole stack to itself: if your function calls
  1340. another function, you'll only want to expose the arguments aimed for the
  1341. called function, and not (necessarily) let it get at your own data. The
  1342. way we do this is to have a `virtual' bottom-of-stack, exposed to each
  1343. function. The mark stack keeps bookmarks to locations in the argument
  1344. stack usable by each function. For instance, when dealing with a tied
  1345. variable, (internally, something with `P' magic) Perl has to call
  1346. methods for accesses to the tied variables. However, we need to separate
  1347. the arguments exposed to the method to the argument exposed to the
  1348. original function - the store or fetch or whatever it may be. Here's how
  1349. the tied C<push> is implemented; see C<av_push> in F<av.c>:
  1350.  
  1351.      1    PUSHMARK(SP);
  1352.      2    EXTEND(SP,2);
  1353.      3    PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
  1354.      4    PUSHs(val);
  1355.      5    PUTBACK;
  1356.      6    ENTER;
  1357.      7    call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
  1358.      8    LEAVE;
  1359.      9    POPSTACK;
  1360.  
  1361. The lines which concern the mark stack are the first, fifth and last
  1362. lines: they save away, restore and remove the current position of the
  1363. argument stack. 
  1364.  
  1365. Let's examine the whole implementation, for practice:
  1366.  
  1367.      1    PUSHMARK(SP);
  1368.  
  1369. Push the current state of the stack pointer onto the mark stack. This is
  1370. so that when we've finished adding items to the argument stack, Perl
  1371. knows how many things we've added recently.
  1372.  
  1373.      2    EXTEND(SP,2);
  1374.      3    PUSHs(SvTIED_obj((SV*)av, mg));
  1375.      4    PUSHs(val);
  1376.  
  1377. We're going to add two more items onto the argument stack: when you have
  1378. a tied array, the C<PUSH> subroutine receives the object and the value
  1379. to be pushed, and that's exactly what we have here - the tied object,
  1380. retrieved with C<SvTIED_obj>, and the value, the SV C<val>.
  1381.  
  1382.      5    PUTBACK;
  1383.  
  1384. Next we tell Perl to make the change to the global stack pointer: C<dSP>
  1385. only gave us a local copy, not a reference to the global.
  1386.  
  1387.      6    ENTER;
  1388.      7    call_method("PUSH", G_SCALAR|G_DISCARD);
  1389.      8    LEAVE;
  1390.  
  1391. C<ENTER> and C<LEAVE> localise a block of code - they make sure that all
  1392. variables are tidied up, everything that has been localised gets
  1393. its previous value returned, and so on. Think of them as the C<{> and
  1394. C<}> of a Perl block.
  1395.  
  1396. To actually do the magic method call, we have to call a subroutine in
  1397. Perl space: C<call_method> takes care of that, and it's described in
  1398. L<perlcall>. We call the C<PUSH> method in scalar context, and we're
  1399. going to discard its return value.
  1400.  
  1401.      9    POPSTACK;
  1402.  
  1403. Finally, we remove the value we placed on the mark stack, since we
  1404. don't need it any more.
  1405.  
  1406. =item Save stack
  1407.  
  1408. C doesn't have a concept of local scope, so perl provides one. We've
  1409. seen that C<ENTER> and C<LEAVE> are used as scoping braces; the save
  1410. stack implements the C equivalent of, for example:
  1411.  
  1412.     {
  1413.         local $foo = 42;
  1414.         ...
  1415.     }
  1416.  
  1417. See L<perlguts/Localising Changes> for how to use the save stack.
  1418.  
  1419. =back
  1420.  
  1421. =head2 Millions of Macros
  1422.  
  1423. One thing you'll notice about the Perl source is that it's full of
  1424. macros. Some have called the pervasive use of macros the hardest thing
  1425. to understand, others find it adds to clarity. Let's take an example,
  1426. the code which implements the addition operator:
  1427.  
  1428.    1  PP(pp_add)
  1429.    2  {
  1430.    3      dSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
  1431.    4      {
  1432.    5        dPOPTOPnnrl_ul;
  1433.    6        SETn( left + right );
  1434.    7        RETURN;
  1435.    8      }
  1436.    9  }
  1437.  
  1438. Every line here (apart from the braces, of course) contains a macro. The
  1439. first line sets up the function declaration as Perl expects for PP code;
  1440. line 3 sets up variable declarations for the argument stack and the
  1441. target, the return value of the operation. Finally, it tries to see if
  1442. the addition operation is overloaded; if so, the appropriate subroutine
  1443. is called.
  1444.  
  1445. Line 5 is another variable declaration - all variable declarations start
  1446. with C<d> - which pops from the top of the argument stack two NVs (hence
  1447. C<nn>) and puts them into the variables C<right> and C<left>, hence the
  1448. C<rl>. These are the two operands to the addition operator. Next, we
  1449. call C<SETn> to set the NV of the return value to the result of adding
  1450. the two values. This done, we return - the C<RETURN> macro makes sure
  1451. that our return value is properly handled, and we pass the next operator
  1452. to run back to the main run loop.
  1453.  
  1454. Most of these macros are explained in L<perlapi>, and some of the more
  1455. important ones are explained in L<perlxs> as well. Pay special attention
  1456. to L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT> for information on
  1457. the C<[pad]THX_?> macros.
  1458.  
  1459. =head2 The .i Targets
  1460.  
  1461. You can expand the macros in a F<foo.c> file by saying
  1462.  
  1463.     make foo.i
  1464.  
  1465. which will expand the macros using cpp.  Don't be scared by the results.
  1466.  
  1467. =head2 Poking at Perl
  1468.  
  1469. To really poke around with Perl, you'll probably want to build Perl for
  1470. debugging, like this:
  1471.  
  1472.     ./Configure -d -D optimize=-g
  1473.     make
  1474.  
  1475. C<-g> is a flag to the C compiler to have it produce debugging
  1476. information which will allow us to step through a running program.
  1477. F<Configure> will also turn on the C<DEBUGGING> compilation symbol which
  1478. enables all the internal debugging code in Perl. There are a whole bunch
  1479. of things you can debug with this: L<perlrun> lists them all, and the
  1480. best way to find out about them is to play about with them. The most
  1481. useful options are probably
  1482.  
  1483.     l  Context (loop) stack processing
  1484.     t  Trace execution
  1485.     o  Method and overloading resolution
  1486.     c  String/numeric conversions
  1487.  
  1488. Some of the functionality of the debugging code can be achieved using XS
  1489. modules.
  1490.  
  1491.     -Dr => use re 'debug'
  1492.     -Dx => use O 'Debug'
  1493.  
  1494. =head2 Using a source-level debugger
  1495.  
  1496. If the debugging output of C<-D> doesn't help you, it's time to step
  1497. through perl's execution with a source-level debugger.
  1498.  
  1499. =over 3
  1500.  
  1501. =item *
  1502.  
  1503. We'll use C<gdb> for our examples here; the principles will apply to any
  1504. debugger, but check the manual of the one you're using.
  1505.  
  1506. =back
  1507.  
  1508. To fire up the debugger, type
  1509.  
  1510.     gdb ./perl
  1511.  
  1512. You'll want to do that in your Perl source tree so the debugger can read
  1513. the source code. You should see the copyright message, followed by the
  1514. prompt.
  1515.  
  1516.     (gdb)
  1517.  
  1518. C<help> will get you into the documentation, but here are the most
  1519. useful commands:
  1520.  
  1521. =over 3
  1522.  
  1523. =item run [args]
  1524.  
  1525. Run the program with the given arguments.
  1526.  
  1527. =item break function_name
  1528.  
  1529. =item break source.c:xxx
  1530.  
  1531. Tells the debugger that we'll want to pause execution when we reach
  1532. either the named function (but see L<perlguts/Internal Functions>!) or the given
  1533. line in the named source file.
  1534.  
  1535. =item step
  1536.  
  1537. Steps through the program a line at a time.
  1538.  
  1539. =item next
  1540.  
  1541. Steps through the program a line at a time, without descending into
  1542. functions.
  1543.  
  1544. =item continue
  1545.  
  1546. Run until the next breakpoint.
  1547.  
  1548. =item finish
  1549.  
  1550. Run until the end of the current function, then stop again.
  1551.  
  1552. =item 'enter'
  1553.  
  1554. Just pressing Enter will do the most recent operation again - it's a
  1555. blessing when stepping through miles of source code.
  1556.  
  1557. =item print
  1558.  
  1559. Execute the given C code and print its results. B<WARNING>: Perl makes
  1560. heavy use of macros, and F<gdb> does not necessarily support macros
  1561. (see later L</"gdb macro support">).  You'll have to substitute them
  1562. yourself, or to invoke cpp on the source code files
  1563. (see L</"The .i Targets">)
  1564. So, for instance, you can't say
  1565.  
  1566.     print SvPV_nolen(sv)
  1567.  
  1568. but you have to say
  1569.  
  1570.     print Perl_sv_2pv_nolen(sv)
  1571.  
  1572. =back
  1573.  
  1574. You may find it helpful to have a "macro dictionary", which you can
  1575. produce by saying C<cpp -dM perl.c | sort>. Even then, F<cpp> won't
  1576. recursively apply those macros for you. 
  1577.  
  1578. =head2 gdb macro support
  1579.  
  1580. Recent versions of F<gdb> have fairly good macro support, but
  1581. in order to use it you'll need to compile perl with macro definitions
  1582. included in the debugging information.  Using F<gcc> version 3.1, this
  1583. means configuring with C<-Doptimize=-g3>.  Other compilers might use a
  1584. different switch (if they support debugging macros at all).
  1585.  
  1586. =head2 Dumping Perl Data Structures
  1587.  
  1588. One way to get around this macro hell is to use the dumping functions in
  1589. F<dump.c>; these work a little like an internal
  1590. L<Devel::Peek|Devel::Peek>, but they also cover OPs and other structures
  1591. that you can't get at from Perl. Let's take an example. We'll use the
  1592. C<$a = $b + $c> we used before, but give it a bit of context: 
  1593. C<$b = "6XXXX"; $c = 2.3;>. Where's a good place to stop and poke around?
  1594.  
  1595. What about C<pp_add>, the function we examined earlier to implement the
  1596. C<+> operator:
  1597.  
  1598.     (gdb) break Perl_pp_add
  1599.     Breakpoint 1 at 0x46249f: file pp_hot.c, line 309.
  1600.  
  1601. Notice we use C<Perl_pp_add> and not C<pp_add> - see L<perlguts/Internal Functions>.
  1602. With the breakpoint in place, we can run our program:
  1603.  
  1604.     (gdb) run -e '$b = "6XXXX"; $c = 2.3; $a = $b + $c'
  1605.  
  1606. Lots of junk will go past as gdb reads in the relevant source files and
  1607. libraries, and then:
  1608.  
  1609.     Breakpoint 1, Perl_pp_add () at pp_hot.c:309
  1610.     309         dSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
  1611.     (gdb) step
  1612.     311           dPOPTOPnnrl_ul;
  1613.     (gdb)
  1614.  
  1615. We looked at this bit of code before, and we said that C<dPOPTOPnnrl_ul>
  1616. arranges for two C<NV>s to be placed into C<left> and C<right> - let's
  1617. slightly expand it:
  1618.  
  1619.     #define dPOPTOPnnrl_ul  NV right = POPn; \
  1620.                             SV *leftsv = TOPs; \
  1621.                             NV left = USE_LEFT(leftsv) ? SvNV(leftsv) : 0.0
  1622.  
  1623. C<POPn> takes the SV from the top of the stack and obtains its NV either
  1624. directly (if C<SvNOK> is set) or by calling the C<sv_2nv> function.
  1625. C<TOPs> takes the next SV from the top of the stack - yes, C<POPn> uses
  1626. C<TOPs> - but doesn't remove it. We then use C<SvNV> to get the NV from
  1627. C<leftsv> in the same way as before - yes, C<POPn> uses C<SvNV>. 
  1628.  
  1629. Since we don't have an NV for C<$b>, we'll have to use C<sv_2nv> to
  1630. convert it. If we step again, we'll find ourselves there:
  1631.  
  1632.     Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1669
  1633.     1669        if (!sv)
  1634.     (gdb)
  1635.  
  1636. We can now use C<Perl_sv_dump> to investigate the SV:
  1637.  
  1638.     SV = PV(0xa057cc0) at 0xa0675d0
  1639.     REFCNT = 1
  1640.     FLAGS = (POK,pPOK)
  1641.     PV = 0xa06a510 "6XXXX"\0
  1642.     CUR = 5
  1643.     LEN = 6
  1644.     $1 = void
  1645.  
  1646. We know we're going to get C<6> from this, so let's finish the
  1647. subroutine:
  1648.  
  1649.     (gdb) finish
  1650.     Run till exit from #0  Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1671
  1651.     0x462669 in Perl_pp_add () at pp_hot.c:311
  1652.     311           dPOPTOPnnrl_ul;
  1653.  
  1654. We can also dump out this op: the current op is always stored in
  1655. C<PL_op>, and we can dump it with C<Perl_op_dump>. This'll give us
  1656. similar output to L<B::Debug|B::Debug>.
  1657.  
  1658.     {
  1659.     13  TYPE = add  ===> 14
  1660.         TARG = 1
  1661.         FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1662.         {
  1663.             TYPE = null  ===> (12)
  1664.               (was rv2sv)
  1665.             FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1666.             {
  1667.     11          TYPE = gvsv  ===> 12
  1668.                 FLAGS = (SCALAR)
  1669.                 GV = main::b
  1670.             }
  1671.         }
  1672.  
  1673. # finish this later #
  1674.  
  1675. =head2 Patching
  1676.  
  1677. All right, we've now had a look at how to navigate the Perl sources and
  1678. some things you'll need to know when fiddling with them. Let's now get
  1679. on and create a simple patch. Here's something Larry suggested: if a
  1680. C<U> is the first active format during a C<pack>, (for example, 
  1681. C<pack "U3C8", @stuff>) then the resulting string should be treated as
  1682. UTF-8 encoded.
  1683.  
  1684. How do we prepare to fix this up? First we locate the code in question -
  1685. the C<pack> happens at runtime, so it's going to be in one of the F<pp>
  1686. files. Sure enough, C<pp_pack> is in F<pp.c>. Since we're going to be
  1687. altering this file, let's copy it to F<pp.c~>.
  1688.  
  1689. [Well, it was in F<pp.c> when this tutorial was written. It has now been
  1690. split off with C<pp_unpack> to its own file, F<pp_pack.c>]
  1691.  
  1692. Now let's look over C<pp_pack>: we take a pattern into C<pat>, and then
  1693. loop over the pattern, taking each format character in turn into
  1694. C<datum_type>. Then for each possible format character, we swallow up
  1695. the other arguments in the pattern (a field width, an asterisk, and so
  1696. on) and convert the next chunk input into the specified format, adding
  1697. it onto the output SV C<cat>.
  1698.  
  1699. How do we know if the C<U> is the first format in the C<pat>? Well, if
  1700. we have a pointer to the start of C<pat> then, if we see a C<U> we can
  1701. test whether we're still at the start of the string. So, here's where
  1702. C<pat> is set up:
  1703.  
  1704.     STRLEN fromlen;
  1705.     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
  1706.     register char *patend = pat + fromlen;
  1707.     register I32 len;
  1708.     I32 datumtype;
  1709.     SV *fromstr;
  1710.  
  1711. We'll have another string pointer in there:
  1712.  
  1713.     STRLEN fromlen;
  1714.     register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
  1715.     register char *patend = pat + fromlen;
  1716.  +  char *patcopy;
  1717.     register I32 len;
  1718.     I32 datumtype;
  1719.     SV *fromstr;
  1720.  
  1721. And just before we start the loop, we'll set C<patcopy> to be the start
  1722. of C<pat>:
  1723.  
  1724.     items = SP - MARK;
  1725.     MARK++;
  1726.     sv_setpvn(cat, "", 0);
  1727.  +  patcopy = pat;
  1728.     while (pat < patend) {
  1729.  
  1730. Now if we see a C<U> which was at the start of the string, we turn on
  1731. the C<UTF8> flag for the output SV, C<cat>:
  1732.  
  1733.  +  if (datumtype == 'U' && pat==patcopy+1)
  1734.  +      SvUTF8_on(cat);
  1735.     if (datumtype == '#') {
  1736.         while (pat < patend && *pat != '\n')
  1737.             pat++;
  1738.  
  1739. Remember that it has to be C<patcopy+1> because the first character of
  1740. the string is the C<U> which has been swallowed into C<datumtype!>
  1741.  
  1742. Oops, we forgot one thing: what if there are spaces at the start of the
  1743. pattern? C<pack("  U*", @stuff)> will have C<U> as the first active
  1744. character, even though it's not the first thing in the pattern. In this
  1745. case, we have to advance C<patcopy> along with C<pat> when we see spaces:
  1746.  
  1747.     if (isSPACE(datumtype))
  1748.         continue;
  1749.  
  1750. needs to become
  1751.  
  1752.     if (isSPACE(datumtype)) {
  1753.         patcopy++;
  1754.         continue;
  1755.     }
  1756.  
  1757. OK. That's the C part done. Now we must do two additional things before
  1758. this patch is ready to go: we've changed the behaviour of Perl, and so
  1759. we must document that change. We must also provide some more regression
  1760. tests to make sure our patch works and doesn't create a bug somewhere
  1761. else along the line.
  1762.  
  1763. The regression tests for each operator live in F<t/op/>, and so we
  1764. make a copy of F<t/op/pack.t> to F<t/op/pack.t~>. Now we can add our
  1765. tests to the end. First, we'll test that the C<U> does indeed create
  1766. Unicode strings.  
  1767.  
  1768. t/op/pack.t has a sensible ok() function, but if it didn't we could
  1769. use the one from t/test.pl.
  1770.  
  1771.  require './test.pl';
  1772.  plan( tests => 159 );
  1773.  
  1774. so instead of this:
  1775.  
  1776.  print 'not ' unless "1.20.300.4000" eq sprintf "%vd", pack("U*",1,20,300,4000);
  1777.  print "ok $test\n"; $test++;
  1778.  
  1779. we can write the more sensible (see L<Test::More> for a full
  1780. explanation of is() and other testing functions).
  1781.  
  1782.  is( "1.20.300.4000", sprintf "%vd", pack("U*",1,20,300,4000), 
  1783.                                        "U* produces unicode" );
  1784.  
  1785. Now we'll test that we got that space-at-the-beginning business right:
  1786.  
  1787.  is( "1.20.300.4000", sprintf "%vd", pack("  U*",1,20,300,4000),
  1788.                                        "  with spaces at the beginning" );
  1789.  
  1790. And finally we'll test that we don't make Unicode strings if C<U> is B<not>
  1791. the first active format:
  1792.  
  1793.  isnt( v1.20.300.4000, sprintf "%vd", pack("C0U*",1,20,300,4000),
  1794.                                        "U* not first isn't unicode" );
  1795.  
  1796. Mustn't forget to change the number of tests which appears at the top,
  1797. or else the automated tester will get confused.  This will either look
  1798. like this:
  1799.  
  1800.  print "1..156\n";
  1801.  
  1802. or this:
  1803.  
  1804.  plan( tests => 156 );
  1805.  
  1806. We now compile up Perl, and run it through the test suite. Our new
  1807. tests pass, hooray!
  1808.  
  1809. Finally, the documentation. The job is never done until the paperwork is
  1810. over, so let's describe the change we've just made. The relevant place
  1811. is F<pod/perlfunc.pod>; again, we make a copy, and then we'll insert
  1812. this text in the description of C<pack>:
  1813.  
  1814.  =item *
  1815.  
  1816.  If the pattern begins with a C<U>, the resulting string will be treated
  1817.  as UTF-8-encoded Unicode. You can force UTF-8 encoding on in a string
  1818.  with an initial C<U0>, and the bytes that follow will be interpreted as
  1819.  Unicode characters. If you don't want this to happen, you can begin your
  1820.  pattern with C<C0> (or anything else) to force Perl not to UTF-8 encode your
  1821.  string, and then follow this with a C<U*> somewhere in your pattern.
  1822.  
  1823. All done. Now let's create the patch. F<Porting/patching.pod> tells us
  1824. that if we're making major changes, we should copy the entire directory
  1825. to somewhere safe before we begin fiddling, and then do
  1826.  
  1827.     diff -ruN old new > patch
  1828.  
  1829. However, we know which files we've changed, and we can simply do this:
  1830.  
  1831.     diff -u pp.c~             pp.c             >  patch
  1832.     diff -u t/op/pack.t~      t/op/pack.t      >> patch
  1833.     diff -u pod/perlfunc.pod~ pod/perlfunc.pod >> patch
  1834.  
  1835. We end up with a patch looking a little like this:
  1836.  
  1837.     --- pp.c~       Fri Jun 02 04:34:10 2000
  1838.     +++ pp.c        Fri Jun 16 11:37:25 2000
  1839.     @@ -4375,6 +4375,7 @@
  1840.          register I32 items;
  1841.          STRLEN fromlen;
  1842.          register char *pat = SvPVx(*++MARK, fromlen);
  1843.     +    char *patcopy;
  1844.          register char *patend = pat + fromlen;
  1845.          register I32 len;
  1846.          I32 datumtype;
  1847.     @@ -4405,6 +4406,7 @@
  1848.     ...
  1849.  
  1850. And finally, we submit it, with our rationale, to perl5-porters. Job
  1851. done!
  1852.  
  1853. =head2 Patching a core module
  1854.  
  1855. This works just like patching anything else, with an extra
  1856. consideration.  Many core modules also live on CPAN.  If this is so,
  1857. patch the CPAN version instead of the core and send the patch off to
  1858. the module maintainer (with a copy to p5p).  This will help the module
  1859. maintainer keep the CPAN version in sync with the core version without
  1860. constantly scanning p5p.
  1861.  
  1862. =head2 Adding a new function to the core
  1863.  
  1864. If, as part of a patch to fix a bug, or just because you have an
  1865. especially good idea, you decide to add a new function to the core,
  1866. discuss your ideas on p5p well before you start work.  It may be that
  1867. someone else has already attempted to do what you are considering and
  1868. can give lots of good advice or even provide you with bits of code
  1869. that they already started (but never finished).
  1870.  
  1871. You have to follow all of the advice given above for patching.  It is
  1872. extremely important to test any addition thoroughly and add new tests
  1873. to explore all boundary conditions that your new function is expected
  1874. to handle.  If your new function is used only by one module (e.g. toke),
  1875. then it should probably be named S_your_function (for static); on the
  1876. other hand, if you expect it to accessible from other functions in
  1877. Perl, you should name it Perl_your_function.  See L<perlguts/Internal Functions>
  1878. for more details.
  1879.  
  1880. The location of any new code is also an important consideration.  Don't
  1881. just create a new top level .c file and put your code there; you would
  1882. have to make changes to Configure (so the Makefile is created properly),
  1883. as well as possibly lots of include files.  This is strictly pumpking
  1884. business.
  1885.  
  1886. It is better to add your function to one of the existing top level
  1887. source code files, but your choice is complicated by the nature of
  1888. the Perl distribution.  Only the files that are marked as compiled
  1889. static are located in the perl executable.  Everything else is located
  1890. in the shared library (or DLL if you are running under WIN32).  So,
  1891. for example, if a function was only used by functions located in
  1892. toke.c, then your code can go in toke.c.  If, however, you want to call
  1893. the function from universal.c, then you should put your code in another
  1894. location, for example util.c.
  1895.  
  1896. In addition to writing your c-code, you will need to create an
  1897. appropriate entry in embed.pl describing your function, then run
  1898. 'make regen_headers' to create the entries in the numerous header
  1899. files that perl needs to compile correctly.  See L<perlguts/Internal Functions>
  1900. for information on the various options that you can set in embed.pl.
  1901. You will forget to do this a few (or many) times and you will get
  1902. warnings during the compilation phase.  Make sure that you mention
  1903. this when you post your patch to P5P; the pumpking needs to know this.
  1904.  
  1905. When you write your new code, please be conscious of existing code
  1906. conventions used in the perl source files.  See L<perlstyle> for
  1907. details.  Although most of the guidelines discussed seem to focus on
  1908. Perl code, rather than c, they all apply (except when they don't ;).
  1909. See also I<Porting/patching.pod> file in the Perl source distribution
  1910. for lots of details about both formatting and submitting patches of
  1911. your changes.
  1912.  
  1913. Lastly, TEST TEST TEST TEST TEST any code before posting to p5p.
  1914. Test on as many platforms as you can find.  Test as many perl
  1915. Configure options as you can (e.g. MULTIPLICITY).  If you have
  1916. profiling or memory tools, see L<EXTERNAL TOOLS FOR DEBUGGING PERL>
  1917. below for how to use them to further test your code.  Remember that
  1918. most of the people on P5P are doing this on their own time and
  1919. don't have the time to debug your code.
  1920.  
  1921. =head2 Writing a test
  1922.  
  1923. Every module and built-in function has an associated test file (or
  1924. should...).  If you add or change functionality, you have to write a
  1925. test.  If you fix a bug, you have to write a test so that bug never
  1926. comes back.  If you alter the docs, it would be nice to test what the
  1927. new documentation says.
  1928.  
  1929. In short, if you submit a patch you probably also have to patch the
  1930. tests.
  1931.  
  1932. For modules, the test file is right next to the module itself.
  1933. F<lib/strict.t> tests F<lib/strict.pm>.  This is a recent innovation,
  1934. so there are some snags (and it would be wonderful for you to brush
  1935. them out), but it basically works that way.  Everything else lives in
  1936. F<t/>.
  1937.  
  1938. =over 3
  1939.  
  1940. =item F<t/base/>
  1941.  
  1942. Testing of the absolute basic functionality of Perl.  Things like
  1943. C<if>, basic file reads and writes, simple regexes, etc.  These are
  1944. run first in the test suite and if any of them fail, something is
  1945. I<really> broken.
  1946.  
  1947. =item F<t/cmd/>
  1948.  
  1949. These test the basic control structures, C<if/else>, C<while>,
  1950. subroutines, etc.
  1951.  
  1952. =item F<t/comp/>
  1953.  
  1954. Tests basic issues of how Perl parses and compiles itself.
  1955.  
  1956. =item F<t/io/>
  1957.  
  1958. Tests for built-in IO functions, including command line arguments.
  1959.  
  1960. =item F<t/lib/>
  1961.  
  1962. The old home for the module tests, you shouldn't put anything new in
  1963. here.  There are still some bits and pieces hanging around in here
  1964. that need to be moved.  Perhaps you could move them?  Thanks!
  1965.  
  1966. =item F<t/op/>
  1967.  
  1968. Tests for perl's built in functions that don't fit into any of the
  1969. other directories.
  1970.  
  1971. =item F<t/pod/>
  1972.  
  1973. Tests for POD directives.  There are still some tests for the Pod
  1974. modules hanging around in here that need to be moved out into F<lib/>.
  1975.  
  1976. =item F<t/run/>
  1977.  
  1978. Testing features of how perl actually runs, including exit codes and
  1979. handling of PERL* environment variables.
  1980.  
  1981. =item F<t/uni/>
  1982.  
  1983. Tests for the core support of Unicode.
  1984.  
  1985. =item F<t/win32/>
  1986.  
  1987. Windows-specific tests.
  1988.  
  1989. =item F<t/x2p>
  1990.  
  1991. A test suite for the s2p converter.
  1992.  
  1993. =back
  1994.  
  1995. The core uses the same testing style as the rest of Perl, a simple
  1996. "ok/not ok" run through Test::Harness, but there are a few special
  1997. considerations.
  1998.  
  1999. There are three ways to write a test in the core.  Test::More,
  2000. t/test.pl and ad hoc C<print $test ? "ok 42\n" : "not ok 42\n">.  The
  2001. decision of which to use depends on what part of the test suite you're
  2002. working on.  This is a measure to prevent a high-level failure (such
  2003. as Config.pm breaking) from causing basic functionality tests to fail.
  2004.  
  2005. =over 4 
  2006.  
  2007. =item t/base t/comp
  2008.  
  2009. Since we don't know if require works, or even subroutines, use ad hoc
  2010. tests for these two.  Step carefully to avoid using the feature being
  2011. tested.
  2012.  
  2013. =item t/cmd t/run t/io t/op
  2014.  
  2015. Now that basic require() and subroutines are tested, you can use the
  2016. t/test.pl library which emulates the important features of Test::More
  2017. while using a minimum of core features.
  2018.  
  2019. You can also conditionally use certain libraries like Config, but be
  2020. sure to skip the test gracefully if it's not there.
  2021.  
  2022. =item t/lib ext lib
  2023.  
  2024. Now that the core of Perl is tested, Test::More can be used.  You can
  2025. also use the full suite of core modules in the tests.
  2026.  
  2027. =back
  2028.  
  2029. When you say "make test" Perl uses the F<t/TEST> program to run the
  2030. test suite (except under Win32 where it uses F<t/harness> instead.)  
  2031. All tests are run from the F<t/> directory, B<not> the directory 
  2032. which contains the test.  This causes some problems with the tests 
  2033. in F<lib/>, so here's some opportunity for some patching.
  2034.  
  2035. You must be triply conscious of cross-platform concerns.  This usually
  2036. boils down to using File::Spec and avoiding things like C<fork()> and
  2037. C<system()> unless absolutely necessary.
  2038.  
  2039. =head2 Special Make Test Targets
  2040.  
  2041. There are various special make targets that can be used to test Perl
  2042. slightly differently than the standard "test" target.  Not all them
  2043. are expected to give a 100% success rate.  Many of them have several
  2044. aliases, and many of them are not available on certain operating
  2045. systems.
  2046.  
  2047. =over 4
  2048.  
  2049. =item coretest
  2050.  
  2051. Run F<perl> on all core tests (F<t/*> and F<lib/[a-z]*> pragma tests).
  2052.  
  2053. (Not available on Win32)
  2054.  
  2055. =item test.deparse
  2056.  
  2057. Run all the tests through B::Deparse.  Not all tests will succeed.
  2058.  
  2059. (Not available on Win32)
  2060.  
  2061. =item test.taintwarn
  2062.  
  2063. Run all tests with the B<-t> command-line switch.  Not all tests
  2064. are expected to succeed (until they're specifically fixed, of course).
  2065.  
  2066. (Not available on Win32)
  2067.  
  2068. =item minitest
  2069.  
  2070. Run F<miniperl> on F<t/base>, F<t/comp>, F<t/cmd>, F<t/run>, F<t/io>,
  2071. F<t/op>, and F<t/uni> tests.
  2072.  
  2073. =item test.valgrind check.valgrind utest.valgrind ucheck.valgrind
  2074.  
  2075. (Only in Linux) Run all the tests using the memory leak + naughty
  2076. memory access tool "valgrind".  The log files will be named
  2077. F<testname.valgrind>.
  2078.  
  2079. =item test.third check.third utest.third ucheck.third
  2080.  
  2081. (Only in Tru64)  Run all the tests using the memory leak + naughty
  2082. memory access tool "Third Degree".  The log files will be named
  2083. F<perl3.log.testname>.
  2084.  
  2085. =item test.torture torturetest
  2086.  
  2087. Run all the usual tests and some extra tests.  As of Perl 5.8.0 the
  2088. only extra tests are Abigail's JAPHs, F<t/japh/abigail.t>.
  2089.  
  2090. You can also run the torture test with F<t/harness> by giving
  2091. C<-torture> argument to F<t/harness>.
  2092.  
  2093. =item utest ucheck test.utf8 check.utf8
  2094.  
  2095. Run all the tests with -Mutf8.  Not all tests will succeed.
  2096.  
  2097. (Not available on Win32)
  2098.  
  2099. =item minitest.utf16 test.utf16
  2100.  
  2101. Runs the tests with UTF-16 encoded scripts, encoded with different
  2102. versions of this encoding.
  2103.  
  2104. C<make utest.utf16> runs the test suite with a combination of C<-utf8> and
  2105. C<-utf16> arguments to F<t/TEST>.
  2106.  
  2107. (Not available on Win32)
  2108.  
  2109. =item test_harness
  2110.  
  2111. Run the test suite with the F<t/harness> controlling program, instead of
  2112. F<t/TEST>. F<t/harness> is more sophisticated, and uses the
  2113. L<Test::Harness> module, thus using this test target supposes that perl
  2114. mostly works. The main advantage for our purposes is that it prints a
  2115. detailed summary of failed tests at the end. Also, unlike F<t/TEST>, it
  2116. doesn't redirect stderr to stdout.
  2117.  
  2118. Note that under Win32 F<t/harness> is always used instead of F<t/TEST>, so
  2119. there is no special "test_harness" target.
  2120.  
  2121. Under Win32's "test" target you may use the TEST_SWITCHES and TEST_FILES
  2122. environment variables to control the behaviour of F<t/harness>.  This means
  2123. you can say
  2124.  
  2125.     nmake test TEST_FILES="op/*.t"
  2126.     nmake test TEST_SWITCHES="-torture" TEST_FILES="op/*.t"
  2127.  
  2128. =item test-notty test_notty
  2129.  
  2130. Sets PERL_SKIP_TTY_TEST to true before running normal test.
  2131.  
  2132. =back
  2133.  
  2134. =head2 Running tests by hand
  2135.  
  2136. You can run part of the test suite by hand by using one the following
  2137. commands from the F<t/> directory :
  2138.  
  2139.     ./perl -I../lib TEST list-of-.t-files
  2140.  
  2141. or
  2142.  
  2143.     ./perl -I../lib harness list-of-.t-files
  2144.  
  2145. (if you don't specify test scripts, the whole test suite will be run.)
  2146.  
  2147. =head3 Using t/harness for testing
  2148.  
  2149. If you use C<harness> for testing you have several command line options
  2150. available to you. The arguments are as follows, and are in the order
  2151. that they must appear if used together.
  2152.  
  2153.     harness -v -torture -re=pattern LIST OF FILES TO TEST
  2154.     harness -v -torture -re LIST OF PATTERNS TO MATCH
  2155.  
  2156. If C<LIST OF FILES TO TEST> is omitted the file list is obtained from
  2157. the manifest. The file list may include shell wildcards which will be 
  2158. expanded out.
  2159.  
  2160. =over 4
  2161.  
  2162. =item -v
  2163.  
  2164. Run the tests under verbose mode so you can see what tests were run, 
  2165. and debug outbut.
  2166.  
  2167. =item -torture
  2168.  
  2169. Run the torture tests as well as the normal set.
  2170.  
  2171. =item -re=PATTERN
  2172.  
  2173. Filter the file list so that all the test files run match PATTERN.
  2174. Note that this form is distinct from the B<-re LIST OF PATTERNS> form below
  2175. in that it allows the file list to be provided as well.
  2176.  
  2177. =item -re LIST OF PATTERNS
  2178.  
  2179. Filter the file list so that all the test files run match 
  2180. /(LIST|OF|PATTERNS)/. Note that with this form the patterns
  2181. are joined by '|' and you cannot supply a list of files, instead
  2182. the test files are obtained from the MANIFEST.
  2183.  
  2184. =back
  2185.  
  2186. You can run an individual test by a command similar to
  2187.  
  2188.     ./perl -I../lib patho/to/foo.t
  2189.  
  2190. except that the harnesses set up some environment variables that may
  2191. affect the execution of the test :
  2192.  
  2193. =over 4 
  2194.  
  2195. =item PERL_CORE=1
  2196.  
  2197. indicates that we're running this test part of the perl core test suite.
  2198. This is useful for modules that have a dual life on CPAN.
  2199.  
  2200. =item PERL_DESTRUCT_LEVEL=2
  2201.  
  2202. is set to 2 if it isn't set already (see L</PERL_DESTRUCT_LEVEL>)
  2203.  
  2204. =item PERL
  2205.  
  2206. (used only by F<t/TEST>) if set, overrides the path to the perl executable
  2207. that should be used to run the tests (the default being F<./perl>).
  2208.  
  2209. =item PERL_SKIP_TTY_TEST
  2210.  
  2211. if set, tells to skip the tests that need a terminal. It's actually set
  2212. automatically by the Makefile, but can also be forced artificially by
  2213. running 'make test_notty'.
  2214.  
  2215. =back
  2216.  
  2217. =head1 EXTERNAL TOOLS FOR DEBUGGING PERL
  2218.  
  2219. Sometimes it helps to use external tools while debugging and
  2220. testing Perl.  This section tries to guide you through using
  2221. some common testing and debugging tools with Perl.  This is
  2222. meant as a guide to interfacing these tools with Perl, not
  2223. as any kind of guide to the use of the tools themselves.
  2224.  
  2225. B<NOTE 1>: Running under memory debuggers such as Purify, valgrind, or
  2226. Third Degree greatly slows down the execution: seconds become minutes,
  2227. minutes become hours.  For example as of Perl 5.8.1, the
  2228. ext/Encode/t/Unicode.t takes extraordinarily long to complete under
  2229. e.g. Purify, Third Degree, and valgrind.  Under valgrind it takes more
  2230. than six hours, even on a snappy computer-- the said test must be
  2231. doing something that is quite unfriendly for memory debuggers.  If you
  2232. don't feel like waiting, that you can simply kill away the perl
  2233. process.
  2234.  
  2235. B<NOTE 2>: To minimize the number of memory leak false alarms (see
  2236. L</PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information), you have to have
  2237. environment variable PERL_DESTRUCT_LEVEL set to 2.  The F<TEST>
  2238. and harness scripts do that automatically.  But if you are running
  2239. some of the tests manually-- for csh-like shells:
  2240.  
  2241.     setenv PERL_DESTRUCT_LEVEL 2
  2242.  
  2243. and for Bourne-type shells:
  2244.  
  2245.     PERL_DESTRUCT_LEVEL=2
  2246.     export PERL_DESTRUCT_LEVEL
  2247.  
  2248. or in UNIXy environments you can also use the C<env> command:
  2249.  
  2250.     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 valgrind ./perl -Ilib ...
  2251.  
  2252. B<NOTE 3>: There are known memory leaks when there are compile-time
  2253. errors within eval or require, seeing C<S_doeval> in the call stack
  2254. is a good sign of these.  Fixing these leaks is non-trivial,
  2255. unfortunately, but they must be fixed eventually.
  2256.  
  2257. =head2 Rational Software's Purify
  2258.  
  2259. Purify is a commercial tool that is helpful in identifying
  2260. memory overruns, wild pointers, memory leaks and other such
  2261. badness.  Perl must be compiled in a specific way for
  2262. optimal testing with Purify.  Purify is available under
  2263. Windows NT, Solaris, HP-UX, SGI, and Siemens Unix.
  2264.  
  2265. =head2 Purify on Unix
  2266.  
  2267. On Unix, Purify creates a new Perl binary.  To get the most
  2268. benefit out of Purify, you should create the perl to Purify
  2269. using:
  2270.  
  2271.     sh Configure -Accflags=-DPURIFY -Doptimize='-g' \
  2272.      -Uusemymalloc -Dusemultiplicity
  2273.  
  2274. where these arguments mean:
  2275.  
  2276. =over 4
  2277.  
  2278. =item -Accflags=-DPURIFY
  2279.  
  2280. Disables Perl's arena memory allocation functions, as well as
  2281. forcing use of memory allocation functions derived from the
  2282. system malloc.
  2283.  
  2284. =item -Doptimize='-g'
  2285.  
  2286. Adds debugging information so that you see the exact source
  2287. statements where the problem occurs.  Without this flag, all
  2288. you will see is the source filename of where the error occurred.
  2289.  
  2290. =item -Uusemymalloc
  2291.  
  2292. Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
  2293. allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
  2294. report most leaks in the "potential" leaks category.
  2295.  
  2296. =item -Dusemultiplicity
  2297.  
  2298. Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
  2299. thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
  2300. number of bogus leak reports from Purify.
  2301.  
  2302. =back
  2303.  
  2304. Once you've compiled a perl suitable for Purify'ing, then you
  2305. can just:
  2306.  
  2307.     make pureperl   
  2308.  
  2309. which creates a binary named 'pureperl' that has been Purify'ed.
  2310. This binary is used in place of the standard 'perl' binary
  2311. when you want to debug Perl memory problems.
  2312.  
  2313. As an example, to show any memory leaks produced during the
  2314. standard Perl testset you would create and run the Purify'ed
  2315. perl as:
  2316.  
  2317.     make pureperl
  2318.     cd t
  2319.     ../pureperl -I../lib harness 
  2320.  
  2321. which would run Perl on test.pl and report any memory problems.
  2322.  
  2323. Purify outputs messages in "Viewer" windows by default.  If
  2324. you don't have a windowing environment or if you simply
  2325. want the Purify output to unobtrusively go to a log file
  2326. instead of to the interactive window, use these following
  2327. options to output to the log file "perl.log":
  2328.  
  2329.     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25 -windows=no \
  2330.      -log-file=perl.log -append-logfile=yes"
  2331.  
  2332. If you plan to use the "Viewer" windows, then you only need this option:
  2333.  
  2334.     setenv PURIFYOPTIONS "-chain-length=25"
  2335.  
  2336. In Bourne-type shells:
  2337.  
  2338.     PURIFYOPTIONS="..."
  2339.     export PURIFYOPTIONS
  2340.  
  2341. or if you have the "env" utility:
  2342.  
  2343.     env PURIFYOPTIONS="..." ../pureperl ...
  2344.  
  2345. =head2 Purify on NT
  2346.  
  2347. Purify on Windows NT instruments the Perl binary 'perl.exe'
  2348. on the fly.  There are several options in the makefile you
  2349. should change to get the most use out of Purify:
  2350.  
  2351. =over 4
  2352.  
  2353. =item DEFINES
  2354.  
  2355. You should add -DPURIFY to the DEFINES line so the DEFINES
  2356. line looks something like:
  2357.  
  2358.     DEFINES = -DWIN32 -D_CONSOLE -DNO_STRICT $(CRYPT_FLAG) -DPURIFY=1 
  2359.  
  2360. to disable Perl's arena memory allocation functions, as
  2361. well as to force use of memory allocation functions derived
  2362. from the system malloc.
  2363.  
  2364. =item USE_MULTI = define
  2365.  
  2366. Enabling the multiplicity option allows perl to clean up
  2367. thoroughly when the interpreter shuts down, which reduces the
  2368. number of bogus leak reports from Purify.
  2369.  
  2370. =item #PERL_MALLOC = define
  2371.  
  2372. Disable Perl's malloc so that Purify can more closely monitor
  2373. allocations and leaks.  Using Perl's malloc will make Purify
  2374. report most leaks in the "potential" leaks category.
  2375.  
  2376. =item CFG = Debug
  2377.  
  2378. Adds debugging information so that you see the exact source
  2379. statements where the problem occurs.  Without this flag, all
  2380. you will see is the source filename of where the error occurred.
  2381.  
  2382. =back
  2383.  
  2384. As an example, to show any memory leaks produced during the
  2385. standard Perl testset you would create and run Purify as:
  2386.  
  2387.     cd win32
  2388.     make
  2389.     cd ../t
  2390.     purify ../perl -I../lib harness 
  2391.  
  2392. which would instrument Perl in memory, run Perl on test.pl,
  2393. then finally report any memory problems.
  2394.  
  2395. =head2 valgrind
  2396.  
  2397. The excellent valgrind tool can be used to find out both memory leaks
  2398. and illegal memory accesses.  As of August 2003 it unfortunately works
  2399. only on x86 (ELF) Linux.  The special "test.valgrind" target can be used
  2400. to run the tests under valgrind.  Found errors and memory leaks are
  2401. logged in files named F<test.valgrind>.
  2402.  
  2403. As system libraries (most notably glibc) are also triggering errors,
  2404. valgrind allows to suppress such errors using suppression files. The
  2405. default suppression file that comes with valgrind already catches a lot
  2406. of them. Some additional suppressions are defined in F<t/perl.supp>.
  2407.  
  2408. To get valgrind and for more information see
  2409.  
  2410.     http://developer.kde.org/~sewardj/
  2411.  
  2412. =head2 Compaq's/Digital's/HP's Third Degree
  2413.  
  2414. Third Degree is a tool for memory leak detection and memory access checks.
  2415. It is one of the many tools in the ATOM toolkit.  The toolkit is only
  2416. available on Tru64 (formerly known as Digital UNIX formerly known as
  2417. DEC OSF/1).
  2418.  
  2419. When building Perl, you must first run Configure with -Doptimize=-g
  2420. and -Uusemymalloc flags, after that you can use the make targets
  2421. "perl.third" and "test.third".  (What is required is that Perl must be
  2422. compiled using the C<-g> flag, you may need to re-Configure.)
  2423.  
  2424. The short story is that with "atom" you can instrument the Perl
  2425. executable to create a new executable called F<perl.third>.  When the
  2426. instrumented executable is run, it creates a log of dubious memory
  2427. traffic in file called F<perl.3log>.  See the manual pages of atom and
  2428. third for more information.  The most extensive Third Degree
  2429. documentation is available in the Compaq "Tru64 UNIX Programmer's
  2430. Guide", chapter "Debugging Programs with Third Degree".
  2431.  
  2432. The "test.third" leaves a lot of files named F<foo_bar.3log> in the t/
  2433. subdirectory.  There is a problem with these files: Third Degree is so
  2434. effective that it finds problems also in the system libraries.
  2435. Therefore you should used the Porting/thirdclean script to cleanup
  2436. the F<*.3log> files.
  2437.  
  2438. There are also leaks that for given certain definition of a leak,
  2439. aren't.  See L</PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information.
  2440.  
  2441. =head2 PERL_DESTRUCT_LEVEL
  2442.  
  2443. If you want to run any of the tests yourself manually using e.g.
  2444. valgrind, or the pureperl or perl.third executables, please note that
  2445. by default perl B<does not> explicitly cleanup all the memory it has
  2446. allocated (such as global memory arenas) but instead lets the exit()
  2447. of the whole program "take care" of such allocations, also known as
  2448. "global destruction of objects".
  2449.  
  2450. There is a way to tell perl to do complete cleanup: set the
  2451. environment variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to a non-zero value.
  2452. The t/TEST wrapper does set this to 2, and this is what you
  2453. need to do too, if you don't want to see the "global leaks":
  2454. For example, for "third-degreed" Perl:
  2455.  
  2456.     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 ./perl.third -Ilib t/foo/bar.t
  2457.  
  2458. (Note: the mod_perl apache module uses also this environment variable
  2459. for its own purposes and extended its semantics. Refer to the mod_perl
  2460. documentation for more information. Also, spawned threads do the
  2461. equivalent of setting this variable to the value 1.)
  2462.  
  2463. If, at the end of a run you get the message I<N scalars leaked>, you can
  2464. recompile with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, which will cause
  2465. the addresses of all those leaked SVs to be dumped; it also converts
  2466. C<new_SV()> from a macro into a real function, so you can use your
  2467. favourite debugger to discover where those pesky SVs were allocated.
  2468.  
  2469. =head2 Profiling
  2470.  
  2471. Depending on your platform there are various of profiling Perl.
  2472.  
  2473. There are two commonly used techniques of profiling executables:
  2474. I<statistical time-sampling> and I<basic-block counting>.
  2475.  
  2476. The first method takes periodically samples of the CPU program
  2477. counter, and since the program counter can be correlated with the code
  2478. generated for functions, we get a statistical view of in which
  2479. functions the program is spending its time.  The caveats are that very
  2480. small/fast functions have lower probability of showing up in the
  2481. profile, and that periodically interrupting the program (this is
  2482. usually done rather frequently, in the scale of milliseconds) imposes
  2483. an additional overhead that may skew the results.  The first problem
  2484. can be alleviated by running the code for longer (in general this is a
  2485. good idea for profiling), the second problem is usually kept in guard
  2486. by the profiling tools themselves.
  2487.  
  2488. The second method divides up the generated code into I<basic blocks>.
  2489. Basic blocks are sections of code that are entered only in the
  2490. beginning and exited only at the end.  For example, a conditional jump
  2491. starts a basic block.  Basic block profiling usually works by
  2492. I<instrumenting> the code by adding I<enter basic block #nnnn>
  2493. book-keeping code to the generated code.  During the execution of the
  2494. code the basic block counters are then updated appropriately.  The
  2495. caveat is that the added extra code can skew the results: again, the
  2496. profiling tools usually try to factor their own effects out of the
  2497. results.
  2498.  
  2499. =head2 Gprof Profiling
  2500.  
  2501. gprof is a profiling tool available in many UNIX platforms,
  2502. it uses F<statistical time-sampling>.
  2503.  
  2504. You can build a profiled version of perl called "perl.gprof" by
  2505. invoking the make target "perl.gprof"  (What is required is that Perl
  2506. must be compiled using the C<-pg> flag, you may need to re-Configure).
  2507. Running the profiled version of Perl will create an output file called
  2508. F<gmon.out> is created which contains the profiling data collected
  2509. during the execution.
  2510.  
  2511. The gprof tool can then display the collected data in various ways.
  2512. Usually gprof understands the following options:
  2513.  
  2514. =over 4
  2515.  
  2516. =item -a
  2517.  
  2518. Suppress statically defined functions from the profile.
  2519.  
  2520. =item -b
  2521.  
  2522. Suppress the verbose descriptions in the profile.
  2523.  
  2524. =item -e routine
  2525.  
  2526. Exclude the given routine and its descendants from the profile.
  2527.  
  2528. =item -f routine
  2529.  
  2530. Display only the given routine and its descendants in the profile.
  2531.  
  2532. =item -s
  2533.  
  2534. Generate a summary file called F<gmon.sum> which then may be given
  2535. to subsequent gprof runs to accumulate data over several runs.
  2536.  
  2537. =item -z
  2538.  
  2539. Display routines that have zero usage.
  2540.  
  2541. =back
  2542.  
  2543. For more detailed explanation of the available commands and output
  2544. formats, see your own local documentation of gprof.
  2545.  
  2546. =head2 GCC gcov Profiling
  2547.  
  2548. Starting from GCC 3.0 I<basic block profiling> is officially available
  2549. for the GNU CC.
  2550.  
  2551. You can build a profiled version of perl called F<perl.gcov> by
  2552. invoking the make target "perl.gcov" (what is required that Perl must
  2553. be compiled using gcc with the flags C<-fprofile-arcs
  2554. -ftest-coverage>, you may need to re-Configure).
  2555.  
  2556. Running the profiled version of Perl will cause profile output to be
  2557. generated.  For each source file an accompanying ".da" file will be
  2558. created.
  2559.  
  2560. To display the results you use the "gcov" utility (which should
  2561. be installed if you have gcc 3.0 or newer installed).  F<gcov> is
  2562. run on source code files, like this
  2563.  
  2564.     gcov sv.c
  2565.  
  2566. which will cause F<sv.c.gcov> to be created.  The F<.gcov> files
  2567. contain the source code annotated with relative frequencies of
  2568. execution indicated by "#" markers.
  2569.  
  2570. Useful options of F<gcov> include C<-b> which will summarise the
  2571. basic block, branch, and function call coverage, and C<-c> which
  2572. instead of relative frequencies will use the actual counts.  For
  2573. more information on the use of F<gcov> and basic block profiling
  2574. with gcc, see the latest GNU CC manual, as of GCC 3.0 see
  2575.  
  2576.     http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0/gcc.html
  2577.  
  2578. and its section titled "8. gcov: a Test Coverage Program"
  2579.  
  2580.     http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0/gcc_8.html#SEC132
  2581.  
  2582. =head2 Pixie Profiling
  2583.  
  2584. Pixie is a profiling tool available on IRIX and Tru64 (aka Digital
  2585. UNIX aka DEC OSF/1) platforms.  Pixie does its profiling using
  2586. I<basic-block counting>.
  2587.  
  2588. You can build a profiled version of perl called F<perl.pixie> by
  2589. invoking the make target "perl.pixie" (what is required is that Perl
  2590. must be compiled using the C<-g> flag, you may need to re-Configure).
  2591.  
  2592. In Tru64 a file called F<perl.Addrs> will also be silently created,
  2593. this file contains the addresses of the basic blocks.  Running the
  2594. profiled version of Perl will create a new file called "perl.Counts"
  2595. which contains the counts for the basic block for that particular
  2596. program execution.
  2597.  
  2598. To display the results you use the F<prof> utility.  The exact
  2599. incantation depends on your operating system, "prof perl.Counts" in
  2600. IRIX, and "prof -pixie -all -L. perl" in Tru64.
  2601.  
  2602. In IRIX the following prof options are available:
  2603.  
  2604. =over 4
  2605.  
  2606. =item -h
  2607.  
  2608. Reports the most heavily used lines in descending order of use.
  2609. Useful for finding the hotspot lines.
  2610.  
  2611. =item -l
  2612.  
  2613. Groups lines by procedure, with procedures sorted in descending order of use.
  2614. Within a procedure, lines are listed in source order.
  2615. Useful for finding the hotspots of procedures.
  2616.  
  2617. =back
  2618.  
  2619. In Tru64 the following options are available:
  2620.  
  2621. =over 4
  2622.  
  2623. =item -p[rocedures]
  2624.  
  2625. Procedures sorted in descending order by the number of cycles executed
  2626. in each procedure.  Useful for finding the hotspot procedures.
  2627. (This is the default option.)
  2628.  
  2629. =item -h[eavy]
  2630.  
  2631. Lines sorted in descending order by the number of cycles executed in
  2632. each line.  Useful for finding the hotspot lines.
  2633.  
  2634. =item -i[nvocations]
  2635.  
  2636. The called procedures are sorted in descending order by number of calls
  2637. made to the procedures.  Useful for finding the most used procedures.
  2638.  
  2639. =item -l[ines]
  2640.  
  2641. Grouped by procedure, sorted by cycles executed per procedure.
  2642. Useful for finding the hotspots of procedures.
  2643.  
  2644. =item -testcoverage
  2645.  
  2646. The compiler emitted code for these lines, but the code was unexecuted.
  2647.  
  2648. =item -z[ero]
  2649.  
  2650. Unexecuted procedures.
  2651.  
  2652. =back
  2653.  
  2654. For further information, see your system's manual pages for pixie and prof.
  2655.  
  2656. =head2 Miscellaneous tricks
  2657.  
  2658. =over 4
  2659.  
  2660. =item *
  2661.  
  2662. Those debugging perl with the DDD frontend over gdb may find the
  2663. following useful:
  2664.  
  2665. You can extend the data conversion shortcuts menu, so for example you
  2666. can display an SV's IV value with one click, without doing any typing.
  2667. To do that simply edit ~/.ddd/init file and add after:
  2668.  
  2669.   ! Display shortcuts.
  2670.   Ddd*gdbDisplayShortcuts: \
  2671.   /t ()   // Convert to Bin\n\
  2672.   /d ()   // Convert to Dec\n\
  2673.   /x ()   // Convert to Hex\n\
  2674.   /o ()   // Convert to Oct(\n\
  2675.  
  2676. the following two lines:
  2677.  
  2678.   ((XPV*) (())->sv_any )->xpv_pv  // 2pvx\n\
  2679.   ((XPVIV*) (())->sv_any )->xiv_iv // 2ivx
  2680.  
  2681. so now you can do ivx and pvx lookups or you can plug there the
  2682. sv_peek "conversion":
  2683.  
  2684.   Perl_sv_peek(my_perl, (SV*)()) // sv_peek
  2685.  
  2686. (The my_perl is for threaded builds.)
  2687. Just remember that every line, but the last one, should end with \n\
  2688.  
  2689. Alternatively edit the init file interactively via:
  2690. 3rd mouse button -> New Display -> Edit Menu
  2691.  
  2692. Note: you can define up to 20 conversion shortcuts in the gdb
  2693. section.
  2694.  
  2695. =item *
  2696.  
  2697. If you see in a debugger a memory area mysteriously full of 0xabababab,
  2698. you may be seeing the effect of the Poison() macro, see L<perlclib>.
  2699.  
  2700. =back
  2701.  
  2702. =head2 CONCLUSION
  2703.  
  2704. We've had a brief look around the Perl source, an overview of the stages
  2705. F<perl> goes through when it's running your code, and how to use a
  2706. debugger to poke at the Perl guts. We took a very simple problem and
  2707. demonstrated how to solve it fully - with documentation, regression
  2708. tests, and finally a patch for submission to p5p.  Finally, we talked
  2709. about how to use external tools to debug and test Perl.
  2710.  
  2711. I'd now suggest you read over those references again, and then, as soon
  2712. as possible, get your hands dirty. The best way to learn is by doing,
  2713. so: 
  2714.  
  2715. =over 3
  2716.  
  2717. =item *
  2718.  
  2719. Subscribe to perl5-porters, follow the patches and try and understand
  2720. them; don't be afraid to ask if there's a portion you're not clear on -
  2721. who knows, you may unearth a bug in the patch...
  2722.  
  2723. =item *
  2724.  
  2725. Keep up to date with the bleeding edge Perl distributions and get
  2726. familiar with the changes. Try and get an idea of what areas people are
  2727. working on and the changes they're making.
  2728.  
  2729. =item *
  2730.  
  2731. Do read the README associated with your operating system, e.g. README.aix
  2732. on the IBM AIX OS. Don't hesitate to supply patches to that README if
  2733. you find anything missing or changed over a new OS release.
  2734.  
  2735. =item *
  2736.  
  2737. Find an area of Perl that seems interesting to you, and see if you can
  2738. work out how it works. Scan through the source, and step over it in the
  2739. debugger. Play, poke, investigate, fiddle! You'll probably get to
  2740. understand not just your chosen area but a much wider range of F<perl>'s
  2741. activity as well, and probably sooner than you'd think.
  2742.  
  2743. =back
  2744.  
  2745. =over 3
  2746.  
  2747. =item I<The Road goes ever on and on, down from the door where it began.>
  2748.  
  2749. =back
  2750.  
  2751. If you can do these things, you've started on the long road to Perl porting. 
  2752. Thanks for wanting to help make Perl better - and happy hacking!
  2753.  
  2754. =head1 AUTHOR
  2755.  
  2756. This document was written by Nathan Torkington, and is maintained by
  2757. the perl5-porters mailing list.
  2758.  
  2759.