home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World 2003 March / PCWorld_2003-03_cd.bin / Software / Topware / activeperl / ActivePerl / Perl / lib / Pod / perlguts.pod < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2002-06-19  |  95.4 KB  |  2,430 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlguts - Introduction to the Perl API
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
  8. containing some info on the basic workings of the Perl core. It is far
  9. from complete and probably contains many errors. Please refer any
  10. questions or comments to the author below.
  11.  
  12. =head1 Variables
  13.  
  14. =head2 Datatypes
  15.  
  16. Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
  17.  
  18.     SV  Scalar Value
  19.     AV  Array Value
  20.     HV  Hash Value
  21.  
  22. Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
  23.  
  24. =head2 What is an "IV"?
  25.  
  26. Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
  27. guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
  28. Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
  29.  
  30. Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
  31. least 32-bits and 16-bits long, respectively. (Again, there are U32 and U16,
  32. as well.)  They will usually be exactly 32 and 16 bits long, but on Crays
  33. they will both be 64 bits.
  34.  
  35. =head2 Working with SVs
  36.  
  37. An SV can be created and loaded with one command.  There are five types of
  38. values that can be loaded: an integer value (IV), an unsigned integer
  39. value (UV), a double (NV), a string (PV), and another scalar (SV).
  40.  
  41. The seven routines are:
  42.  
  43.     SV*  newSViv(IV);
  44.     SV*  newSVuv(UV);
  45.     SV*  newSVnv(double);
  46.     SV*  newSVpv(const char*, int);
  47.     SV*  newSVpvn(const char*, int);
  48.     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
  49.     SV*  newSVsv(SV*);
  50.  
  51. If you require more complex initialisation you can create an empty SV with
  52. newSV(len).  If C<len> is 0 an empty SV of type NULL is returned, else an
  53. SV of type PV is returned with len + 1 (for the NUL) bytes of storage
  54. allocated, accessible via SvPVX.  In both cases the SV has value undef.
  55.  
  56.     SV*  newSV(0);   /* no storage allocated  */
  57.     SV*  newSV(10);  /* 10 (+1) bytes of uninitialised storage allocated  */
  58.  
  59. To change the value of an *already-existing* SV, there are eight routines:
  60.  
  61.     void  sv_setiv(SV*, IV);
  62.     void  sv_setuv(SV*, UV);
  63.     void  sv_setnv(SV*, double);
  64.     void  sv_setpv(SV*, const char*);
  65.     void  sv_setpvn(SV*, const char*, int)
  66.     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
  67.     void  sv_vsetpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool *);
  68.     void  sv_setsv(SV*, SV*);
  69.  
  70. Notice that you can choose to specify the length of the string to be
  71. assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
  72. allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
  73. 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
  74. determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
  75. string terminating with a NUL character.
  76.  
  77. The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
  78. formatted output becomes the value.
  79.  
  80. C<sv_vsetpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
  81. either a pointer to a variable argument list or the address and length of
  82. an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
  83. boolean is true, then locale-specific information has been used to format
  84. the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
  85. L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
  86. important.  Note that this function requires you to specify the length of
  87. the format.
  88.  
  89. STRLEN is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
  90. config.h) guaranteed to be large enough to represent the size of
  91. any string that perl can handle.
  92.  
  93. The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
  94. that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
  95.  
  96. All SVs that contain strings should be terminated with a NUL character.
  97. If it is not NUL-terminated there is a risk of
  98. core dumps and corruptions from code which passes the string to C
  99. functions or system calls which expect a NUL-terminated string.
  100. Perl's own functions typically add a trailing NUL for this reason.
  101. Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
  102. in an SV to a C function or system call.
  103.  
  104. To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
  105.  
  106.     SvIV(SV*)
  107.     SvUV(SV*)
  108.     SvNV(SV*)
  109.     SvPV(SV*, STRLEN len)
  110.     SvPV_nolen(SV*)
  111.  
  112. which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
  113. or string.
  114.  
  115. In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
  116. variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
  117. not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
  118. Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
  119. used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
  120. be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
  121. that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
  122. might not be terminated by a NUL.
  123.  
  124. Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
  125. len);>. It might work with your compiler, but it won't work for everyone.
  126. Break this sort of statement up into separate assignments:
  127.  
  128.     SV *s;
  129.     STRLEN len;
  130.     char * ptr;
  131.     ptr = SvPV(s, len);
  132.     foo(ptr, len);
  133.  
  134. If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
  135.  
  136.     SvTRUE(SV*)
  137.  
  138. Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
  139. Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
  140.  
  141.     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
  142.  
  143. which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
  144. call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
  145. decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
  146. add a byte for the a trailing NUL (perl's own string functions typically do
  147. C<SvGROW(sv, len + 1)>).
  148.  
  149. If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
  150. in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
  151.  
  152.     SvIOK(SV*)
  153.     SvNOK(SV*)
  154.     SvPOK(SV*)
  155.  
  156. You can get and set the current length of the string stored in an SV with
  157. the following macros:
  158.  
  159.     SvCUR(SV*)
  160.     SvCUR_set(SV*, I32 val)
  161.  
  162. You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
  163. with the macro:
  164.  
  165.     SvEND(SV*)
  166.  
  167. But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
  168.  
  169. If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
  170. you can use the following functions:
  171.  
  172.     void  sv_catpv(SV*, const char*);
  173.     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
  174.     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
  175.     void  sv_vcatpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
  176.     void  sv_catsv(SV*, SV*);
  177.  
  178. The first function calculates the length of the string to be appended by
  179. using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
  180. yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
  181. appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
  182. You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
  183. va_list argument. The fifth function extends the string stored in the first
  184. SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
  185. to be interpreted as a string.
  186.  
  187. The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
  188. have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
  189.  
  190. If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
  191. by using the following:
  192.  
  193.     SV*  get_sv("package::varname", FALSE);
  194.  
  195. This returns NULL if the variable does not exist.
  196.  
  197. If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
  198. you can call:
  199.  
  200.     SvOK(SV*)
  201.  
  202. The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.  Its
  203. address can be used whenever an C<SV*> is needed.
  204.  
  205. There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain Boolean
  206. TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their addresses can
  207. be used whenever an C<SV*> is needed.
  208.  
  209. Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
  210. Take this code:
  211.  
  212.     SV* sv = (SV*) 0;
  213.     if (I-am-to-return-a-real-value) {
  214.             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
  215.     }
  216.     sv_setsv(ST(0), sv);
  217.  
  218. This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
  219. return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
  220. pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
  221. bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the first
  222. line and all will be well.
  223.  
  224. To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
  225. call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
  226.  
  227. =head2 Offsets
  228.  
  229. Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
  230. from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
  231. somewhere inside the PV, and it discards everything before the
  232. pointer. The efficiency comes by means of a little hack: instead of
  233. actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
  234. (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
  235. effect, and it puts the number of bytes chopped off into the IV field
  236. of the SV. It then moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward that
  237. many bytes, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>.
  238.  
  239. Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
  240. at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
  241. into the middle of this allocated storage.
  242.  
  243. This is best demonstrated by example:
  244.  
  245.   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a="12345"; $a=~s/.//; Dump($a)'
  246.   SV = PVIV(0x8128450) at 0x81340f0
  247.     REFCNT = 1
  248.     FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
  249.     IV = 1  (OFFSET)
  250.     PV = 0x8135781 ( "1" . ) "2345"\0
  251.     CUR = 4
  252.     LEN = 5
  253.  
  254. Here the number of bytes chopped off (1) is put into IV, and
  255. C<Devel::Peek::Dump> helpfully reminds us that this is an offset. The
  256. portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
  257. shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
  258. the fake beginning, not the real one.
  259.  
  260. Something similar to the offset hack is performed on AVs to enable
  261. efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
  262. C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
  263. Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array. These are
  264. usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
  265. increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvLEN>.
  266. Again, the location of the real start of the C array only comes into
  267. play when freeing the array. See C<av_shift> in F<av.c>.
  268.  
  269. =head2 What's Really Stored in an SV?
  270.  
  271. Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
  272. to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
  273. usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
  274. macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
  275. integer/double to string.
  276.  
  277. If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
  278. pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
  279.  
  280.     SvIOKp(SV*)
  281.     SvNOKp(SV*)
  282.     SvPOKp(SV*)
  283.  
  284. These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
  285. stored in your SV.  The "p" stands for private.
  286.  
  287. The are various ways in which the private and public flags may differ.
  288. For example, a tied SV may have a valid underlying value in the IV slot
  289. (so SvIOKp is true), but the data should be accessed via the FETCH
  290. routine rather than directly, so SvIOK is false. Another is when
  291. numeric conversion has occured and precision has been lost: only the
  292. private flag is set on 'lossy' values. So when an NV is converted to an
  293. IV with loss, SvIOKp, SvNOKp and SvNOK will be set, while SvIOK wont be.
  294.  
  295. In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
  296.  
  297. =head2 Working with AVs
  298.  
  299. There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
  300. empty AV:
  301.  
  302.     AV*  newAV();
  303.  
  304. The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
  305.  
  306.     AV*  av_make(I32 num, SV **ptr);
  307.  
  308. The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
  309. AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
  310.  
  311. Once the AV has been created, the following operations are possible on AVs:
  312.  
  313.     void  av_push(AV*, SV*);
  314.     SV*   av_pop(AV*);
  315.     SV*   av_shift(AV*);
  316.     void  av_unshift(AV*, I32 num);
  317.  
  318. These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
  319. This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
  320. value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
  321. to these new elements.
  322.  
  323. Here are some other functions:
  324.  
  325.     I32   av_len(AV*);
  326.     SV**  av_fetch(AV*, I32 key, I32 lval);
  327.     SV**  av_store(AV*, I32 key, SV* val);
  328.  
  329. The C<av_len> function returns the highest index value in array (just
  330. like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
  331. C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
  332. is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
  333. The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
  334. not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
  335. for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
  336. have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
  337. C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
  338. return value.
  339.  
  340.     void  av_clear(AV*);
  341.     void  av_undef(AV*);
  342.     void  av_extend(AV*, I32 key);
  343.  
  344. The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
  345. does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
  346. delete all the elements in the array plus the array itself.  The
  347. C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
  348. elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
  349. then nothing is done.
  350.  
  351. If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
  352. by using the following:
  353.  
  354.     AV*  get_av("package::varname", FALSE);
  355.  
  356. This returns NULL if the variable does not exist.
  357.  
  358. See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
  359. information on how to use the array access functions on tied arrays.
  360.  
  361. =head2 Working with HVs
  362.  
  363. To create an HV, you use the following routine:
  364.  
  365.     HV*  newHV();
  366.  
  367. Once the HV has been created, the following operations are possible on HVs:
  368.  
  369.     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
  370.     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
  371.  
  372. The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
  373. you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
  374. length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
  375. scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
  376. you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
  377. indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
  378. which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
  379. key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
  380.  
  381. Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
  382. C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
  383. value.  However, you should check to make sure that the return value is
  384. not NULL before dereferencing it.
  385.  
  386. These two functions check if a hash table entry exists, and deletes it.
  387.  
  388.     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
  389.     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
  390.  
  391. If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
  392. create and return a mortal copy of the deleted value.
  393.  
  394. And more miscellaneous functions:
  395.  
  396.     void   hv_clear(HV*);
  397.     void   hv_undef(HV*);
  398.  
  399. Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
  400. table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
  401. both the entries and the hash table itself.
  402.  
  403. Perl keeps the actual data in linked list of structures with a typedef of HE.
  404. These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
  405. overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
  406. once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
  407. specified below.
  408.  
  409.     I32    hv_iterinit(HV*);
  410.             /* Prepares starting point to traverse hash table */
  411.     HE*    hv_iternext(HV*);
  412.             /* Get the next entry, and return a pointer to a
  413.                structure that has both the key and value */
  414.     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
  415.             /* Get the key from an HE structure and also return
  416.                the length of the key string */
  417.     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
  418.             /* Return an SV pointer to the value of the HE
  419.                structure */
  420.     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
  421.             /* This convenience routine combines hv_iternext,
  422.            hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
  423.            arguments are return values for the key and its
  424.            length.  The value is returned in the SV* argument */
  425.  
  426. If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
  427. by using the following:
  428.  
  429.     HV*  get_hv("package::varname", FALSE);
  430.  
  431. This returns NULL if the variable does not exist.
  432.  
  433. The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH(hash, key, klen)> macro:
  434.  
  435.     hash = 0;
  436.     while (klen--)
  437.     hash = (hash * 33) + *key++;
  438.     hash = hash + (hash >> 5);            /* after 5.6 */
  439.  
  440. The last step was added in version 5.6 to improve distribution of
  441. lower bits in the resulting hash value.
  442.  
  443. See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
  444. information on how to use the hash access functions on tied hashes.
  445.  
  446. =head2 Hash API Extensions
  447.  
  448. Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
  449.  
  450.     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
  451.     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
  452.  
  453.     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
  454.     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
  455.  
  456.     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
  457.  
  458. Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
  459. of extension code that deals with hash structures.  These functions
  460. also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
  461. you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
  462.  
  463. They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
  464. use more efficient (since the hash number for a particular string
  465. doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
  466. descriptions.
  467.  
  468. The following macros must always be used to access the contents of hash
  469. entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
  470. variables, since they may get evaluated more than once.  See
  471. L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
  472.  
  473.     HePV(HE* he, STRLEN len)
  474.     HeVAL(HE* he)
  475.     HeHASH(HE* he)
  476.     HeSVKEY(HE* he)
  477.     HeSVKEY_force(HE* he)
  478.     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
  479.  
  480. These two lower level macros are defined, but must only be used when
  481. dealing with keys that are not C<SV*>s:
  482.  
  483.     HeKEY(HE* he)
  484.     HeKLEN(HE* he)
  485.  
  486. Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
  487. reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
  488. If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
  489. decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
  490.  
  491. =head2 References
  492.  
  493. References are a special type of scalar that point to other data types
  494. (including references).
  495.  
  496. To create a reference, use either of the following functions:
  497.  
  498.     SV* newRV_inc((SV*) thing);
  499.     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
  500.  
  501. The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
  502. functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
  503. count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
  504. reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
  505.  
  506. Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
  507. the reference:
  508.  
  509.     SvRV(SV*)
  510.  
  511. then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
  512. C<AV*> or C<HV*>, if required.
  513.  
  514. To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
  515.  
  516.     SvROK(SV*)
  517.  
  518. To discover what type of value the reference refers to, use the following
  519. macro and then check the return value.
  520.  
  521.     SvTYPE(SvRV(SV*))
  522.  
  523. The most useful types that will be returned are:
  524.  
  525.     SVt_IV    Scalar
  526.     SVt_NV    Scalar
  527.     SVt_PV    Scalar
  528.     SVt_RV    Scalar
  529.     SVt_PVAV  Array
  530.     SVt_PVHV  Hash
  531.     SVt_PVCV  Code
  532.     SVt_PVGV  Glob (possible a file handle)
  533.     SVt_PVMG  Blessed or Magical Scalar
  534.  
  535.     See the sv.h header file for more details.
  536.  
  537. =head2 Blessed References and Class Objects
  538.  
  539. References are also used to support object-oriented programming.  In the
  540. OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
  541. package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
  542. to access the various methods in the class.
  543.  
  544. A reference can be blessed into a package with the following function:
  545.  
  546.     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
  547.  
  548. The C<sv> argument must be a reference.  The C<stash> argument specifies
  549. which class the reference will belong to.  See
  550. L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
  551.  
  552. /* Still under construction */
  553.  
  554. Upgrades rv to reference if not already one.  Creates new SV for rv to
  555. point to.  If C<classname> is non-null, the SV is blessed into the specified
  556. class.  SV is returned.
  557.  
  558.     SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
  559.  
  560. Copies integer, unsigned integer or double into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed
  561. if C<classname> is non-null.
  562.  
  563.     SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
  564.     SV* sv_setref_uv(SV* rv, const char* classname, UV uv);
  565.     SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
  566.  
  567. Copies the pointer value (I<the address, not the string!>) into an SV whose
  568. reference is rv.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
  569.  
  570.     SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, PV iv);
  571.  
  572. Copies string into an SV whose reference is C<rv>.  Set length to 0 to let
  573. Perl calculate the string length.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
  574.  
  575.     SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, PV iv, STRLEN length);
  576.  
  577. Tests whether the SV is blessed into the specified class.  It does not
  578. check inheritance relationships.
  579.  
  580.     int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
  581.  
  582. Tests whether the SV is a reference to a blessed object.
  583.  
  584.     int  sv_isobject(SV* sv);
  585.  
  586. Tests whether the SV is derived from the specified class. SV can be either
  587. a reference to a blessed object or a string containing a class name. This
  588. is the function implementing the C<UNIVERSAL::isa> functionality.
  589.  
  590.     bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
  591.  
  592. To check if you've got an object derived from a specific class you have
  593. to write:
  594.  
  595.     if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
  596.  
  597. =head2 Creating New Variables
  598.  
  599. To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
  600. your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
  601.  
  602.     SV*  get_sv("package::varname", TRUE);
  603.     AV*  get_av("package::varname", TRUE);
  604.     HV*  get_hv("package::varname", TRUE);
  605.  
  606. Notice the use of TRUE as the second parameter.  The new variable can now
  607. be set, using the routines appropriate to the data type.
  608.  
  609. There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
  610. C<TRUE> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
  611.  
  612. =over
  613.  
  614. =item GV_ADDMULTI
  615.  
  616. Marks the variable as multiply defined, thus preventing the:
  617.  
  618.   Name <varname> used only once: possible typo
  619.  
  620. warning.
  621.  
  622. =item GV_ADDWARN
  623.  
  624. Issues the warning:
  625.  
  626.   Had to create <varname> unexpectedly
  627.  
  628. if the variable did not exist before the function was called.
  629.  
  630. =back
  631.  
  632. If you do not specify a package name, the variable is created in the current
  633. package.
  634.  
  635. =head2 Reference Counts and Mortality
  636.  
  637. Perl uses a reference count-driven garbage collection mechanism. SVs,
  638. AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
  639. reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
  640. then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
  641.  
  642. This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
  643. undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
  644. overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
  645. manipulated with the following macros:
  646.  
  647.     int SvREFCNT(SV* sv);
  648.     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
  649.     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
  650.  
  651. However, there is one other function which manipulates the reference
  652. count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
  653. creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
  654. it increments the argument's reference count.  If this is not what
  655. you want, use C<newRV_noinc> instead.
  656.  
  657. For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
  658. Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
  659. count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
  660. This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
  661. SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
  662. return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
  663. But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
  664. reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
  665. The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
  666. terminates.  This is a memory leak.
  667.  
  668. The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
  669. C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
  670. the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
  671. stopping any memory leak.
  672.  
  673. There are some convenience functions available that can help with the
  674. destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
  675. An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
  676. but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
  677. term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
  678. an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
  679. reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
  680. See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
  681.  
  682. "Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
  683. However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
  684. later be decremented twice.
  685.  
  686. "Mortal" SVs are mainly used for SVs that are placed on perl's stack.
  687. For example an SV which is created just to pass a number to a called sub
  688. is made mortal to have it cleaned up automatically when stack is popped.
  689. Similarly results returned by XSUBs (which go in the stack) are often
  690. made mortal.
  691.  
  692. To create a mortal variable, use the functions:
  693.  
  694.     SV*  sv_newmortal()
  695.     SV*  sv_2mortal(SV*)
  696.     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
  697.  
  698. The first call creates a mortal SV (with no value), the second converts an existing
  699. SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
  700. third creates a mortal copy of an existing SV.
  701. Because C<sv_newmortal> gives the new SV no value,it must normally be given one
  702. via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>, etc. :
  703.  
  704.     SV *tmp = sv_newmortal();
  705.     sv_setiv(tmp, an_integer);
  706.  
  707. As that is multiple C statements it is quite common so see this idiom instead:
  708.  
  709.     SV *tmp = sv_2mortal(newSViv(an_integer));
  710.  
  711.  
  712. You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
  713. can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
  714. or if you make a variable mortal multiple times. Thinking of "Mortalization"
  715. as deferred C<SvREFCNT_dec> should help to minimize such problems.
  716. For example if you are passing an SV which you I<know> has high enough REFCNT
  717. to survive its use on the stack you need not do any mortalization.
  718. If you are not sure then doing an C<SvREFCNT_inc> and C<sv_2mortal>, or
  719. making a C<sv_mortalcopy> is safer.
  720.  
  721. The mortal routines are not just for SVs -- AVs and HVs can be
  722. made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
  723. C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
  724.  
  725. =head2 Stashes and Globs
  726.  
  727. A "stash" is a hash that contains all of the different objects that
  728. are contained within a package.  Each key of the stash is a symbol
  729. name (shared by all the different types of objects that have the same
  730. name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
  731. in turn contains references to the various objects of that name,
  732. including (but not limited to) the following:
  733.  
  734.     Scalar Value
  735.     Array Value
  736.     Hash Value
  737.     I/O Handle
  738.     Format
  739.     Subroutine
  740.  
  741. There is a single stash called "PL_defstash" that holds the items that exist
  742. in the "main" package.  To get at the items in other packages, append the
  743. string "::" to the package name.  The items in the "Foo" package are in
  744. the stash "Foo::" in PL_defstash.  The items in the "Bar::Baz" package are
  745. in the stash "Baz::" in "Bar::"'s stash.
  746.  
  747. To get the stash pointer for a particular package, use the function:
  748.  
  749.     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 create)
  750.     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 create)
  751.  
  752. The first function takes a literal string, the second uses the string stored
  753. in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
  754. C<HV*>.  The C<create> flag will create a new package if it is set.
  755.  
  756. The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
  757. you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
  758. packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
  759. language itself.
  760.  
  761. Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
  762. out the stash pointer by using:
  763.  
  764.     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
  765.  
  766. then use the following to get the package name itself:
  767.  
  768.     char*  HvNAME(HV* stash);
  769.  
  770. If you need to bless or re-bless an object you can use the following
  771. function:
  772.  
  773.     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
  774.  
  775. where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
  776. argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
  777. as any other SV.
  778.  
  779. For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
  780.  
  781. =head2 Double-Typed SVs
  782.  
  783. Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
  784. double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
  785. actual scalar data from the stored type into the requested type.
  786.  
  787. Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
  788. example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
  789. or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
  790.  
  791. To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
  792. C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
  793. so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
  794. four macros to set the flags are:
  795.  
  796.     SvIOK_on
  797.     SvNOK_on
  798.     SvPOK_on
  799.     SvROK_on
  800.  
  801. The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
  802. you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
  803. only the bit for the particular type of data being set, and turns off
  804. all the rest.
  805.  
  806. For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
  807. both the numeric and descriptive string error values, you could use the
  808. following code:
  809.  
  810.     extern int  dberror;
  811.     extern char *dberror_list;
  812.  
  813.     SV* sv = get_sv("dberror", TRUE);
  814.     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
  815.     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
  816.     SvIOK_on(sv);
  817.  
  818. If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
  819. macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
  820.  
  821. =head2 Magic Variables
  822.  
  823. [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
  824. bills.  Everything not permitted is forbidden.]
  825.  
  826. Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
  827. SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
  828. linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
  829.  
  830.     struct magic {
  831.         MAGIC*      mg_moremagic;
  832.         MGVTBL*     mg_virtual;
  833.         U16         mg_private;
  834.         char        mg_type;
  835.         U8          mg_flags;
  836.         SV*         mg_obj;
  837.         char*       mg_ptr;
  838.         I32         mg_len;
  839.     };
  840.  
  841. Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
  842.  
  843. =head2 Assigning Magic
  844.  
  845. Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
  846.  
  847.     void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
  848.  
  849. The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
  850. feature.
  851.  
  852. If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
  853. convert C<sv> to type C<SVt_PVMG>. Perl then continues by adding new magic
  854. to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior entry
  855. of the same type of magic is deleted.  Note that this can be overridden,
  856. and multiple instances of the same type of magic can be associated with an
  857. SV.
  858.  
  859. The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
  860. the magic, typically the name of a variable. C<namlen> is stored in the
  861. C<mg_len> field and if C<name> is non-null and C<namlen> E<gt>= 0 a malloc'd
  862. copy of the name is stored in C<mg_ptr> field.
  863.  
  864. The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
  865. "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
  866. See the "Magic Virtual Table" section below.  The C<how> argument is also
  867. stored in the C<mg_type> field. The value of C<how> should be chosen
  868. from the set of macros C<PERL_MAGIC_foo> found perl.h. Note that before
  869. these macros were added, Perl internals used to directly use character
  870. literals, so you may occasionally come across old code or documentation
  871. referring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
  872.  
  873. The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
  874. structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
  875. count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
  876. the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, or if it is a NULL pointer,
  877. then C<obj> is merely stored, without the reference count being incremented.
  878.  
  879. There is also a function to add magic to an C<HV>:
  880.  
  881.     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
  882.  
  883. This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
  884.  
  885. To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
  886.  
  887.     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
  888.  
  889. The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
  890. was initially made magical.
  891.  
  892. =head2 Magic Virtual Tables
  893.  
  894. The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to an
  895. C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
  896. "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
  897. applied to that variable.
  898.  
  899. The C<MGVTBL> has five pointers to the following routine types:
  900.  
  901.     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
  902.     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
  903.     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
  904.     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
  905.     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
  906.  
  907. This MGVTBL structure is set at compile-time in C<perl.h> and there are
  908. currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
  909. structures contain pointers to various routines that perform additional
  910. actions depending on which function is being called.
  911.  
  912.     Function pointer    Action taken
  913.     ----------------    ------------
  914.     svt_get             Do something before the value of the SV is retrieved.
  915.     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
  916.     svt_len             Report on the SV's length.
  917.     svt_clear        Clear something the SV represents.
  918.     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
  919.  
  920. For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
  921. to an C<mg_type> of C<PERL_MAGIC_sv>) contains:
  922.  
  923.     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
  924.  
  925. Thus, when an SV is determined to be magical and of type C<PERL_MAGIC_sv>,
  926. if a get operation is being performed, the routine C<magic_get> is
  927. called.  All the various routines for the various magical types begin
  928. with C<magic_>.  NOTE: the magic routines are not considered part of
  929. the Perl API, and may not be exported by the Perl library.
  930.  
  931. The current kinds of Magic Virtual Tables are:
  932.  
  933.     mg_type
  934.     (old-style char and macro)   MGVTBL         Type of magic
  935.     --------------------------   ------         ----------------------------
  936.     \0 PERL_MAGIC_sv             vtbl_sv        Special scalar variable
  937.     A  PERL_MAGIC_overload       vtbl_amagic    %OVERLOAD hash
  938.     a  PERL_MAGIC_overload_elem  vtbl_amagicelem %OVERLOAD hash element
  939.     c  PERL_MAGIC_overload_table (none)         Holds overload table (AMT)
  940.                         on stash
  941.     B  PERL_MAGIC_bm             vtbl_bm        Boyer-Moore (fast string search)
  942.     D  PERL_MAGIC_regdata        vtbl_regdata   Regex match position data
  943.                         (@+ and @- vars)
  944.     d  PERL_MAGIC_regdatum       vtbl_regdatum  Regex match position data
  945.                         element
  946.     E  PERL_MAGIC_env            vtbl_env       %ENV hash
  947.     e  PERL_MAGIC_envelem        vtbl_envelem   %ENV hash element
  948.     f  PERL_MAGIC_fm             vtbl_fm        Formline ('compiled' format)
  949.     g  PERL_MAGIC_regex_global   vtbl_mglob     m//g target / study()ed string
  950.     I  PERL_MAGIC_isa            vtbl_isa       @ISA array
  951.     i  PERL_MAGIC_isaelem        vtbl_isaelem   @ISA array element
  952.     k  PERL_MAGIC_nkeys          vtbl_nkeys     scalar(keys()) lvalue
  953.     L  PERL_MAGIC_dbfile         (none)         Debugger %_<filename
  954.     l  PERL_MAGIC_dbline         vtbl_dbline    Debugger %_<filename element
  955.     m  PERL_MAGIC_mutex          vtbl_mutex     ???
  956.     o  PERL_MAGIC_collxfrm       vtbl_collxfrm  Locale collate transformation
  957.     P  PERL_MAGIC_tied           vtbl_pack      Tied array or hash
  958.     p  PERL_MAGIC_tiedelem       vtbl_packelem  Tied array or hash element
  959.     q  PERL_MAGIC_tiedscalar     vtbl_packelem  Tied scalar or handle
  960.     r  PERL_MAGIC_qr             vtbl_qr        precompiled qr// regex
  961.     S  PERL_MAGIC_sig            vtbl_sig       %SIG hash
  962.     s  PERL_MAGIC_sigelem        vtbl_sigelem   %SIG hash element
  963.     t  PERL_MAGIC_taint          vtbl_taint     Taintedness
  964.     U  PERL_MAGIC_uvar           vtbl_uvar      Available for use by extensions
  965.     v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
  966.     x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
  967.     y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
  968.                         variable / smart parameter
  969.                         vivification
  970.     *  PERL_MAGIC_glob           vtbl_glob      GV (typeglob)
  971.     #  PERL_MAGIC_arylen         vtbl_arylen    Array length ($#ary)
  972.     .  PERL_MAGIC_pos            vtbl_pos       pos() lvalue
  973.     <  PERL_MAGIC_backref        vtbl_backref   ???
  974.     ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by extensions
  975.  
  976. When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
  977. uppercase letter is used to represent some kind of composite type (a list
  978. or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element of
  979. that composite type. Some internals code makes use of this case
  980. relationship.
  981.  
  982. The C<PERL_MAGIC_ext> and C<PERL_MAGIC_uvar> magic types are defined
  983. specifically for use by extensions and will not be used by perl itself.
  984. Extensions can use C<PERL_MAGIC_ext> magic to 'attach' private information
  985. to variables (typically objects).  This is especially useful because
  986. there is no way for normal perl code to corrupt this private information
  987. (unlike using extra elements of a hash object).
  988.  
  989. Similarly, C<PERL_MAGIC_uvar> magic can be used much like tie() to call a
  990. C function any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
  991. C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
  992.  
  993.     struct ufuncs {
  994.         I32 (*uf_val)(pTHX_ IV, SV*);
  995.         I32 (*uf_set)(pTHX_ IV, SV*);
  996.         IV uf_index;
  997.     };
  998.  
  999. When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
  1000. function will be called with C<uf_index> as the first arg and a pointer to
  1001. the SV as the second.  A simple example of how to add C<PERL_MAGIC_uvar>
  1002. magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
  1003. sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
  1004.  
  1005.     void
  1006.     Umagic(sv)
  1007.         SV *sv;
  1008.     PREINIT:
  1009.         struct ufuncs uf;
  1010.     CODE:
  1011.         uf.uf_val   = &my_get_fn;
  1012.         uf.uf_set   = &my_set_fn;
  1013.         uf.uf_index = 0;
  1014.         sv_magic(sv, 0, PERL_MAGIC_uvar, (char*)&uf, sizeof(uf));
  1015.  
  1016. Note that because multiple extensions may be using C<PERL_MAGIC_ext>
  1017. or C<PERL_MAGIC_uvar> magic, it is important for extensions to take
  1018. extra care to avoid conflict.  Typically only using the magic on
  1019. objects blessed into the same class as the extension is sufficient.
  1020. For C<PERL_MAGIC_ext> magic, it may also be appropriate to add an I32
  1021. 'signature' at the top of the private data area and check that.
  1022.  
  1023. Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
  1024. earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
  1025. be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
  1026. calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
  1027. C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
  1028. C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
  1029. obtained from external sources in functions that don't handle magic.
  1030. See L<perlapi> for a description of these functions.
  1031. For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
  1032. followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
  1033. since their implementation handles 'get' magic.
  1034.  
  1035. =head2 Finding Magic
  1036.  
  1037.     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
  1038.  
  1039. This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
  1040. If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
  1041. if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
  1042.  
  1043.     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
  1044.  
  1045. This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
  1046. field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
  1047. the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
  1048.  
  1049. =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
  1050.  
  1051. Tied hashes and arrays are magical beasts of the C<PERL_MAGIC_tied>
  1052. magic type.
  1053.  
  1054. WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
  1055. access functions requires understanding a few caveats.  Some
  1056. of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
  1057. in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
  1058. you find yourself actually applying such information in this section, be
  1059. aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
  1060.  
  1061. The perl tie function associates a variable with an object that implements
  1062. the various GET, SET, etc methods.  To perform the equivalent of the perl
  1063. tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
  1064. carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
  1065. creates a second hash which it blesses into the class which will implement
  1066. the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
  1067. reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
  1068. TIEHASH method in the MyTie class -
  1069. see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
  1070. to do this.
  1071.  
  1072.     SV*
  1073.     mytie()
  1074.     PREINIT:
  1075.         HV *hash;
  1076.         HV *stash;
  1077.         SV *tie;
  1078.     CODE:
  1079.         hash = newHV();
  1080.         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
  1081.         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
  1082.         sv_bless(tie, stash);
  1083.         hv_magic(hash, (GV*)tie, PERL_MAGIC_tied);
  1084.         RETVAL = newRV_noinc(hash);
  1085.     OUTPUT:
  1086.         RETVAL
  1087.  
  1088. The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
  1089. copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
  1090. C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
  1091. actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
  1092. C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
  1093. C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
  1094. TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
  1095. C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
  1096. leak. [/MAYCHANGE]
  1097.  
  1098. The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
  1099. C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
  1100.  
  1101. C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
  1102. C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
  1103. has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
  1104. need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
  1105. need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
  1106. the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
  1107. you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
  1108. a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
  1109. method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
  1110.  
  1111. [MAYCHANGE]
  1112. In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
  1113. fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
  1114. merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
  1115. "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
  1116. do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
  1117. the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
  1118. and hashes.
  1119.  
  1120. Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
  1121. functions requires the user to be aware of whether they are operating on
  1122. "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
  1123. changed to provide more transparent access to both tied and normal data
  1124. types in future versions.
  1125. [/MAYCHANGE]
  1126.  
  1127. You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
  1128. are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
  1129. and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
  1130. about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
  1131. the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
  1132. This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
  1133. substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
  1134. will not be insignificant.
  1135.  
  1136. =head2 Localizing changes
  1137.  
  1138. Perl has a very handy construction
  1139.  
  1140.   {
  1141.     local $var = 2;
  1142.     ...
  1143.   }
  1144.  
  1145. This construction is I<approximately> equivalent to
  1146.  
  1147.   {
  1148.     my $oldvar = $var;
  1149.     $var = 2;
  1150.     ...
  1151.     $var = $oldvar;
  1152.   }
  1153.  
  1154. The biggest difference is that the first construction would
  1155. reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
  1156. the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval>, etc. It is a little bit
  1157. more efficient as well.
  1158.  
  1159. There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
  1160. I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
  1161. undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
  1162. die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
  1163. C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
  1164. Such a construct may be created specially for some important localized
  1165. task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
  1166. subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
  1167. used. (In the second case the overhead of additional localization must
  1168. be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
  1169. an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
  1170.  
  1171. Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
  1172.  
  1173. =over 4
  1174.  
  1175. =item C<SAVEINT(int i)>
  1176.  
  1177. =item C<SAVEIV(IV i)>
  1178.  
  1179. =item C<SAVEI32(I32 i)>
  1180.  
  1181. =item C<SAVELONG(long i)>
  1182.  
  1183. These macros arrange things to restore the value of integer variable
  1184. C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
  1185.  
  1186. =item C<SAVESPTR(s)>
  1187.  
  1188. =item C<SAVEPPTR(p)>
  1189.  
  1190. These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
  1191. C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
  1192. C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
  1193. and back.
  1194.  
  1195. =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
  1196.  
  1197. The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
  1198. I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
  1199. mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
  1200. extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
  1201. C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
  1202. lifetimes can be wildly different.
  1203.  
  1204. Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
  1205.  
  1206. =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
  1207.  
  1208. Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
  1209. scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
  1210. effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
  1211. live scope has finished executing.
  1212.  
  1213. =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
  1214.  
  1215. The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
  1216.  
  1217. =item C<SAVEFREEPV(p)>
  1218.  
  1219. The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
  1220. end of I<pseudo-block>.
  1221.  
  1222. =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
  1223.  
  1224. Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
  1225. the end of I<pseudo-block>.
  1226.  
  1227. =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
  1228.  
  1229. The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
  1230. string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
  1231. short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
  1232. this:
  1233.  
  1234.   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
  1235.  
  1236. =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
  1237.  
  1238. At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
  1239. only argument C<p>.
  1240.  
  1241. =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
  1242.  
  1243. At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
  1244. implicit context argument (if any), and C<p>.
  1245.  
  1246. =item C<SAVESTACK_POS()>
  1247.  
  1248. The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
  1249. at the end of I<pseudo-block>.
  1250.  
  1251. =back
  1252.  
  1253. The following API list contains functions, thus one needs to
  1254. provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
  1255. or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar
  1256. function takes C<int *>.
  1257.  
  1258. =over 4
  1259.  
  1260. =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
  1261.  
  1262. Equivalent to Perl code C<local $gv>.
  1263.  
  1264. =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
  1265.  
  1266. =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
  1267.  
  1268. Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
  1269.  
  1270. =item C<void save_item(SV *item)>
  1271.  
  1272. Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
  1273. C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
  1274. using the stored value.
  1275.  
  1276. =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
  1277.  
  1278. A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
  1279. C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
  1280.  
  1281. =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
  1282.  
  1283. Similar to C<save_scalar>, but will reinstate an C<SV *>.
  1284.  
  1285. =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
  1286.  
  1287. =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
  1288.  
  1289. Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
  1290.  
  1291. =back
  1292.  
  1293. The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
  1294. I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
  1295. the containing scope should take a look there too.
  1296.  
  1297. =head1 Subroutines
  1298.  
  1299. =head2 XSUBs and the Argument Stack
  1300.  
  1301. The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
  1302. An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
  1303. program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
  1304.  
  1305. The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
  1306. the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
  1307. Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
  1308. an C<SV*> is used.
  1309.  
  1310. Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
  1311. the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
  1312. argument stack is not already long enough to handle all the return values.
  1313. An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
  1314. two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
  1315.  
  1316. To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
  1317. extended using the macro:
  1318.  
  1319.     EXTEND(SP, num);
  1320.  
  1321. where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
  1322. and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
  1323.  
  1324. Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using C<PUSHs>
  1325. macro. The values pushed will often need to be "mortal" (See L</Reference Counts and Mortality>).
  1326.  
  1327.     PUSHs(sv_2mortal(newSViv(an_integer)))
  1328.     PUSHs(sv_2mortal(newSVpv("Some String",0)))
  1329.     PUSHs(sv_2mortal(newSVnv(3.141592)))
  1330.  
  1331. And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
  1332. as in:
  1333.  
  1334.     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
  1335.  
  1336. An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
  1337. to use the macro:
  1338.  
  1339.     XPUSHs(SV*)
  1340.  
  1341. This macro automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
  1342. do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
  1343.  
  1344. Despite their suggestions in earlier versions of this document the macros
  1345. C<PUSHi>, C<PUSHn> and C<PUSHp> are I<not> suited to XSUBs which return
  1346. multiple results, see L</Putting a C value on Perl stack>.
  1347.  
  1348. For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
  1349.  
  1350. =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
  1351.  
  1352. There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
  1353. within a C program.  These four are:
  1354.  
  1355.     I32  call_sv(SV*, I32);
  1356.     I32  call_pv(const char*, I32);
  1357.     I32  call_method(const char*, I32);
  1358.     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
  1359.  
  1360. The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
  1361. contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
  1362. reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
  1363. that control the context in which the subroutine is called, whether
  1364. or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
  1365. trapped, and how to treat return values.
  1366.  
  1367. All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
  1368. on the Perl stack.
  1369.  
  1370. These routines used to be called C<perl_call_sv>, etc., before Perl v5.6.0,
  1371. but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
  1372. compatibility.
  1373.  
  1374. When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
  1375. must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
  1376. functions:
  1377.  
  1378.     dSP
  1379.     SP
  1380.     PUSHMARK()
  1381.     PUTBACK
  1382.     SPAGAIN
  1383.     ENTER
  1384.     SAVETMPS
  1385.     FREETMPS
  1386.     LEAVE
  1387.     XPUSH*()
  1388.     POP*()
  1389.  
  1390. For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
  1391. consult L<perlcall>.
  1392.  
  1393. =head2 Memory Allocation
  1394.  
  1395. All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
  1396. using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
  1397. transparency between differences in the actual malloc implementation that is
  1398. used within perl.
  1399.  
  1400. It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
  1401. with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
  1402. order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
  1403. platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
  1404.  
  1405.     New(x, pointer, number, type);
  1406.     Newc(x, pointer, number, type, cast);
  1407.     Newz(x, pointer, number, type);
  1408.  
  1409. These three macros are used to initially allocate memory.
  1410.  
  1411. The first argument C<x> was a "magic cookie" that was used to keep track
  1412. of who called the macro, to help when debugging memory problems.  However,
  1413. the current code makes no use of this feature (most Perl developers now
  1414. use run-time memory checkers), so this argument can be any number.
  1415.  
  1416. The second argument C<pointer> should be the name of a variable that will
  1417. point to the newly allocated memory.
  1418.  
  1419. The third and fourth arguments C<number> and C<type> specify how many of
  1420. the specified type of data structure should be allocated.  The argument
  1421. C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newc>, C<cast>,
  1422. should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
  1423. argument.
  1424.  
  1425. Unlike the C<New> and C<Newc> macros, the C<Newz> macro calls C<memzero>
  1426. to zero out all the newly allocated memory.
  1427.  
  1428.     Renew(pointer, number, type);
  1429.     Renewc(pointer, number, type, cast);
  1430.     Safefree(pointer)
  1431.  
  1432. These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
  1433. piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
  1434. match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
  1435. "magic cookie" argument.
  1436.  
  1437.     Move(source, dest, number, type);
  1438.     Copy(source, dest, number, type);
  1439.     Zero(dest, number, type);
  1440.  
  1441. These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
  1442. memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
  1443. destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
  1444. instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
  1445. function).
  1446.  
  1447. =head2 PerlIO
  1448.  
  1449. The most recent development releases of Perl has been experimenting with
  1450. removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
  1451. other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
  1452. abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
  1453. was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
  1454. abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
  1455. is being used.
  1456.  
  1457. For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
  1458.  
  1459. =head2 Putting a C value on Perl stack
  1460.  
  1461. A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
  1462. stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
  1463. the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
  1464. reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
  1465. not constantly freed/created.
  1466.  
  1467. Each of the targets is created only once (but see
  1468. L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
  1469. an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
  1470. corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
  1471.  
  1472. The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
  1473. directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
  1474. others, which use it via C<(X)PUSH[pni]>.
  1475.  
  1476. Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
  1477. values on the stack. The following code will not do what you think:
  1478.  
  1479.     XPUSHi(10);
  1480.     XPUSHi(20);
  1481.  
  1482. This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
  1483. the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
  1484. At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
  1485. and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
  1486. to 20. If you need to push multiple different values, use C<XPUSHs>,
  1487. which bypasses C<TARG>.
  1488.  
  1489. On a related note, if you do use C<(X)PUSH[npi]>, then you're going to
  1490. need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
  1491. macros can make use of the local variable C<TARG>.
  1492.  
  1493. =head2 Scratchpads
  1494.  
  1495. The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
  1496. are created. The answer is that they are created when the current unit --
  1497. a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
  1498. subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
  1499. array is created, which is called a scratchpad for the current
  1500. unit.
  1501.  
  1502. A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
  1503. targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
  1504. by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
  1505. I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
  1506.  
  1507. The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
  1508. OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
  1509. would not conflict with the expected life of the temporary.
  1510.  
  1511. =head2 Scratchpads and recursion
  1512.  
  1513. In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
  1514. the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
  1515. (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
  1516. we need an extra level of indirection?
  1517.  
  1518. The answer is B<recursion>, and maybe B<threads>. Both
  1519. these can create several execution pointers going into the same
  1520. subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
  1521. for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
  1522. child), the parent and the child should have different
  1523. scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
  1524.  
  1525. So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
  1526. On each entry to the subroutine it is checked that the current
  1527. depth of the recursion is not more than the length of this array, and
  1528. if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
  1529.  
  1530. The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
  1531. marked with correct flags.
  1532.  
  1533. =head1 Compiled code
  1534.  
  1535. =head2 Code tree
  1536.  
  1537. Here we describe the internal form your code is converted to by
  1538. Perl. Start with a simple example:
  1539.  
  1540.   $a = $b + $c;
  1541.  
  1542. This is converted to a tree similar to this one:
  1543.  
  1544.              assign-to
  1545.            /           \
  1546.           +             $a
  1547.         /   \
  1548.       $b     $c
  1549.  
  1550. (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
  1551. parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
  1552. There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
  1553. which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
  1554. example above it looks like:
  1555.  
  1556.      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
  1557.  
  1558. But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
  1559. some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
  1560. contains more nodes than our simplified example, the execution order
  1561. is the same as in our example.
  1562.  
  1563. =head2 Examining the tree
  1564.  
  1565. If you have your perl compiled for debugging (usually done with C<-D
  1566. optimize=-g> on C<Configure> command line), you may examine the
  1567. compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
  1568. output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
  1569. this:
  1570.  
  1571.     5           TYPE = add  ===> 6
  1572.                 TARG = 1
  1573.                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1574.                 {
  1575.                     TYPE = null  ===> (4)
  1576.                       (was rv2sv)
  1577.                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1578.                     {
  1579.     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
  1580.                         FLAGS = (SCALAR)
  1581.                         GV = main::b
  1582.                     }
  1583.                 }
  1584.                 {
  1585.                     TYPE = null  ===> (5)
  1586.                       (was rv2sv)
  1587.                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
  1588.                     {
  1589.     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
  1590.                         FLAGS = (SCALAR)
  1591.                         GV = main::c
  1592.                     }
  1593.                 }
  1594.  
  1595. This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
  1596. not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
  1597. children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
  1598. of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
  1599.  
  1600.                    add
  1601.                  /     \
  1602.                null    null
  1603.                 |       |
  1604.                gvsv    gvsv
  1605.  
  1606. The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
  1607. 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
  1608. C<gvsv gvsv add whatever>.
  1609.  
  1610. Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
  1611. Perl core. The code which implements each operation can be found in the
  1612. F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
  1613. is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
  1614. different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
  1615. expect, and so has two children. To accommodate the various different
  1616. numbers of children, there are various types of op data structure, and
  1617. they link together in different ways.
  1618.  
  1619. The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
  1620. operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
  1621. C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
  1622. C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
  1623. op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
  1624. first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
  1625. C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
  1626. following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
  1627.  
  1628. There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
  1629. and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
  1630. C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
  1631. complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
  1632. optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
  1633. have children in accordance with its former type.
  1634.  
  1635. =head2 Compile pass 1: check routines
  1636.  
  1637. The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
  1638. the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
  1639. the first pass of perl compilation.
  1640.  
  1641. What makes this pass interesting for perl developers is that some
  1642. optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
  1643. so-called "check routines".  The correspondence between node names
  1644. and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
  1645. forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
  1646.  
  1647. A check routine is called when the node is fully constructed except
  1648. for the execution-order thread.  Since at this time there are no
  1649. back-links to the currently constructed node, one can do most any
  1650. operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
  1651. new nodes above/below it.
  1652.  
  1653. The check routine returns the node which should be inserted into the
  1654. tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
  1655. its argument).
  1656.  
  1657. By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
  1658. called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
  1659. called from F<perly.y>).
  1660.  
  1661. =head2 Compile pass 1a: constant folding
  1662.  
  1663. Immediately after the check routine is called the returned node is
  1664. checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
  1665. judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
  1666. node with the "return value" of the corresponding subtree is
  1667. substituted instead.  The subtree is deleted.
  1668.  
  1669. If constant folding was not performed, the execution-order thread is
  1670. created.
  1671.  
  1672. =head2 Compile pass 2: context propagation
  1673.  
  1674. When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
  1675. down through the tree.  At this time the context can have 5 values
  1676. (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
  1677. lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
  1678. to bottom: a node's context determines the context for its children.
  1679.  
  1680. Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
  1681. Since at this moment the compile tree contains back-references (via
  1682. "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
  1683. optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
  1684. of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
  1685.  
  1686. =head2 Compile pass 3: peephole optimization
  1687.  
  1688. After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
  1689. is created, an additional pass over the code is performed. This pass
  1690. is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
  1691. additional complications for conditionals).  These optimizations are
  1692. done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
  1693. are subject to the same restrictions as in the pass 2.
  1694.  
  1695. =head2 Pluggable runops
  1696.  
  1697. The compile tree is executed in a runops function.  There are two runops
  1698. functions in F<run.c>.  C<Perl_runops_debug> is used with DEBUGGING and
  1699. C<Perl_runops_standard> is used otherwise.  For fine control over the
  1700. execution of the compile tree it is possible to provide your own runops
  1701. function.
  1702.  
  1703. It's probably best to copy one of the existing runops functions and
  1704. change it to suit your needs.  Then, in the BOOT section of your XS
  1705. file, add the line:
  1706.  
  1707.   PL_runops = my_runops;
  1708.  
  1709. This function should be as efficient as possible to keep your programs
  1710. running as fast as possible.
  1711.  
  1712. =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
  1713.  
  1714. To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
  1715. functions which produce formatted output of internal data structures.
  1716.  
  1717. The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
  1718. for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
  1719. C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
  1720. module should already be familiar with its format.
  1721.  
  1722. C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
  1723. derivatives, and produces output similar to C<perl -Dx>; in fact,
  1724. C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
  1725. exactly like C<-Dx>.
  1726.  
  1727. Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
  1728. op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
  1729. subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
  1730. there is no op tree)
  1731.  
  1732.     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
  1733.  
  1734.     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
  1735.  
  1736.     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
  1737.  
  1738.     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
  1739.  
  1740.     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
  1741.  
  1742.     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
  1743.  
  1744. and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
  1745. the op tree of the main root.
  1746.  
  1747. =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
  1748.  
  1749. =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
  1750.  
  1751. The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
  1752. for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
  1753. functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
  1754. there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
  1755. interpreters, with one interpreter represented either as a C structure,
  1756. or inside a thread-specific structure.  These structures contain all
  1757. the context, the state of that interpreter.
  1758.  
  1759. Two macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY and
  1760. USE_5005THREADS.  The MULTIPLICITY build has a C structure
  1761. that packages all the interpreter state, and there is a similar thread-specific
  1762. data structure under USE_5005THREADS.  In both cases,
  1763. PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
  1764. support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
  1765. data structures.
  1766.  
  1767. All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
  1768. either subroutines taking some kind of structure as the first
  1769. argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
  1770. enable these two very different ways of building the interpreter,
  1771. the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
  1772. use of macros and subroutine naming conventions.
  1773.  
  1774. First problem: deciding which functions will be public API functions and
  1775. which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private
  1776. (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
  1777. "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
  1778. part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a
  1779. function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.
  1780. If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you
  1781. think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via
  1782. L<perlbug> explaining why you think it should be.
  1783.  
  1784. Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
  1785. declarations and calls can pass a structure as their first argument,
  1786. or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
  1787. declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
  1788. function used within the Perl guts:
  1789.  
  1790.   STATIC void
  1791.   S_incline(pTHX_ char *s)
  1792.  
  1793. STATIC becomes "static" in C, and may be #define'd to nothing in some
  1794. configurations in future.
  1795.  
  1796. A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
  1797. sanctioned for use in extensions) begins like this:
  1798.  
  1799.   void
  1800.   Perl_sv_setsv(pTHX_ SV* dsv, SV* ssv)
  1801.  
  1802. C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
  1803. details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
  1804. or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
  1805. The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
  1806. or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
  1807. their variants.
  1808.  
  1809. When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
  1810. first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
  1811. in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
  1812. after the context argument because other arguments follow it.  If
  1813. PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
  1814. subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
  1815. macro without the trailing underscore is used when there are no additional
  1816. explicit arguments.
  1817.  
  1818. When a core function calls another, it must pass the context.  This
  1819. is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setsv>.  It expands into
  1820. something like this:
  1821.  
  1822.     ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
  1823.       define sv_setsv(a,b)      Perl_sv_setsv(aTHX_ a, b)
  1824.       /* can't do this for vararg functions, see below */
  1825.     else
  1826.       define sv_setsv           Perl_sv_setsv
  1827.     endif
  1828.  
  1829. This works well, and means that XS authors can gleefully write:
  1830.  
  1831.     sv_setsv(foo, bar);
  1832.  
  1833. and still have it work under all the modes Perl could have been
  1834. compiled with.
  1835.  
  1836. This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
  1837. imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
  1838. either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
  1839. argument (the Perl core tends to do this with functions like
  1840. Perl_warner), or use a context-free version.
  1841.  
  1842. The context-free version of Perl_warner is called
  1843. Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
  1844. it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
  1845. C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
  1846. compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
  1847. cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
  1848.  
  1849. You can ignore [pad]THXx when browsing the Perl headers/sources.
  1850. Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
  1851. need only be aware of [pad]THX.
  1852.  
  1853. =head2 So what happened to dTHR?
  1854.  
  1855. C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
  1856. The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
  1857. pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
  1858. later still have it for backward source compatibility, but it is defined
  1859. to be a no-op.
  1860.  
  1861. =head2 How do I use all this in extensions?
  1862.  
  1863. When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
  1864. any functions in the Perl API will need to pass the initial context
  1865. argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
  1866. such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
  1867. built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
  1868.  
  1869. There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
  1870. which is also the default, in order to maintain source compatibility
  1871. with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
  1872. and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
  1873. Thus, something like:
  1874.  
  1875.         sv_setsv(asv, bsv);
  1876.  
  1877. in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
  1878. in effect:
  1879.  
  1880.         Perl_sv_setsv(Perl_get_context(), asv, bsv);
  1881.  
  1882. or to this otherwise:
  1883.  
  1884.         Perl_sv_setsv(asv, bsv);
  1885.  
  1886. You have to do nothing new in your extension to get this; since
  1887. the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
  1888. work.
  1889.  
  1890. The second, more efficient way is to use the following template for
  1891. your Foo.xs:
  1892.  
  1893.         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
  1894.         #include "EXTERN.h"
  1895.         #include "perl.h"
  1896.         #include "XSUB.h"
  1897.  
  1898.         static my_private_function(int arg1, int arg2);
  1899.  
  1900.         static SV *
  1901.         my_private_function(int arg1, int arg2)
  1902.         {
  1903.             dTHX;       /* fetch context */
  1904.             ... call many Perl API functions ...
  1905.         }
  1906.  
  1907.         [... etc ...]
  1908.  
  1909.         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
  1910.  
  1911.         /* typical XSUB */
  1912.  
  1913.         void
  1914.         my_xsub(arg)
  1915.                 int arg
  1916.             CODE:
  1917.                 my_private_function(arg, 10);
  1918.  
  1919. Note that the only two changes from the normal way of writing an
  1920. extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
  1921. including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
  1922. the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
  1923. know which functions need this, because the C compiler will complain
  1924. that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
  1925. are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
  1926. correctly defined to pass in the implicit context if needed.
  1927.  
  1928. The third, even more efficient way is to ape how it is done within
  1929. the Perl guts:
  1930.  
  1931.  
  1932.         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
  1933.         #include "EXTERN.h"
  1934.         #include "perl.h"
  1935.         #include "XSUB.h"
  1936.  
  1937.         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
  1938.         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
  1939.  
  1940.         static SV *
  1941.         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
  1942.         {
  1943.             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
  1944.             ... call Perl API functions ...
  1945.         }
  1946.  
  1947.         [... etc ...]
  1948.  
  1949.         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
  1950.  
  1951.         /* typical XSUB */
  1952.  
  1953.         void
  1954.         my_xsub(arg)
  1955.                 int arg
  1956.             CODE:
  1957.                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
  1958.  
  1959. This implementation never has to fetch the context using a function
  1960. call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
  1961. your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
  1962. two approaches freely.
  1963.  
  1964. Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
  1965. macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
  1966. or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
  1967.  
  1968. =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
  1969.  
  1970. If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
  1971. another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
  1972. initialized correctly in each of those threads.
  1973.  
  1974. The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
  1975. the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
  1976. anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
  1977. created it, and that thread did not create or call any other interpreters
  1978. afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
  1979. thread before calling any functions in the Perl API on that particular
  1980. interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
  1981. thread as the first thing you do:
  1982.  
  1983.     /* do this before doing anything else with some_perl */
  1984.     PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
  1985.  
  1986.     ... other Perl API calls on some_perl go here ...
  1987.  
  1988. =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
  1989.  
  1990. Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
  1991. that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
  1992. there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
  1993. about the environment it's running on.  This is enabled with the
  1994. PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with USE_ITHREADS
  1995. and USE_5005THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
  1996.  
  1997. This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
  1998. environment) for all the system calls.  This makes it possible for
  1999. all the system stuff to maintain their own state, broken down into
  2000. seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
  2001. calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
  2002. more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
  2003. the extra work needed to pretend that different interpreters are
  2004. actually different "processes", would be done here.
  2005.  
  2006. The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
  2007. There could be one or more interpreters in a process, and one or
  2008. more "hosts", with free association between them.
  2009.  
  2010. =head1 Internal Functions
  2011.  
  2012. All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
  2013. world are be prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
  2014. functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
  2015. Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
  2016. static functions start with C<S_>)
  2017.  
  2018. Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
  2019. without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
  2020. F<embed.h>. This header file is generated automatically from
  2021. F<embed.pl>. F<embed.pl> also creates the prototyping header files for
  2022. the internal functions, generates the documentation and a lot of other
  2023. bits and pieces. It's important that when you add a new function to the
  2024. core or change an existing one, you change the data in the table at the
  2025. end of F<embed.pl> as well. Here's a sample entry from that table:
  2026.  
  2027.     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
  2028.  
  2029. The second column is the return type, the third column the name. Columns
  2030. after that are the arguments. The first column is a set of flags:
  2031.  
  2032. =over 3
  2033.  
  2034. =item A
  2035.  
  2036. This function is a part of the public API.
  2037.  
  2038. =item p
  2039.  
  2040. This function has a C<Perl_> prefix; ie, it is defined as C<Perl_av_fetch>
  2041.  
  2042. =item d
  2043.  
  2044. This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
  2045. look at in a second.
  2046.  
  2047. =back
  2048.  
  2049. Other available flags are:
  2050.  
  2051. =over 3
  2052.  
  2053. =item s
  2054.  
  2055. This is a static function and is defined as C<S_whatever>, and usually
  2056. called within the sources as C<whatever(...)>.
  2057.  
  2058. =item n
  2059.  
  2060. This does not use C<aTHX_> and C<pTHX> to pass interpreter context. (See
  2061. L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
  2062.  
  2063. =item r
  2064.  
  2065. This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
  2066.  
  2067. =item f
  2068.  
  2069. This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
  2070. The argument list should end with C<...>, like this:
  2071.  
  2072.     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
  2073.  
  2074. =item M
  2075.  
  2076. This function is part of the experimental development API, and may change
  2077. or disappear without notice.
  2078.  
  2079. =item o
  2080.  
  2081. This function should not have a compatibility macro to define, say,
  2082. C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
  2083.  
  2084. =item j
  2085.  
  2086. This function is not a member of C<CPerlObj>. If you don't know
  2087. what this means, don't use it.
  2088.  
  2089. =item x
  2090.  
  2091. This function isn't exported out of the Perl core.
  2092.  
  2093. =back
  2094.  
  2095. If you edit F<embed.pl>, you will need to run C<make regen_headers> to
  2096. force a rebuild of F<embed.h> and other auto-generated files.
  2097.  
  2098. =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
  2099.  
  2100. If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
  2101. formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
  2102. following macros for portability
  2103.  
  2104.         IVdf            IV in decimal
  2105.         UVuf            UV in decimal
  2106.         UVof            UV in octal
  2107.         UVxf            UV in hexadecimal
  2108.         NVef            NV %e-like
  2109.         NVff            NV %f-like
  2110.         NVgf            NV %g-like
  2111.  
  2112. These will take care of 64-bit integers and long doubles.
  2113. For example:
  2114.  
  2115.         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
  2116.  
  2117. The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
  2118.  
  2119. If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
  2120. with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
  2121.  
  2122. =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
  2123.  
  2124. Because pointer size does not necessarily equal integer size,
  2125. use the follow macros to do it right.
  2126.  
  2127.         PTR2UV(pointer)
  2128.         PTR2IV(pointer)
  2129.         PTR2NV(pointer)
  2130.         INT2PTR(pointertotype, integer)
  2131.  
  2132. For example:
  2133.  
  2134.         IV  iv = ...;
  2135.         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
  2136.  
  2137. and
  2138.  
  2139.         AV *av = ...;
  2140.         UV  uv = PTR2UV(av);
  2141.  
  2142. =head2 Source Documentation
  2143.  
  2144. There's an effort going on to document the internal functions and
  2145. automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
  2146. such manual which details all the functions which are available to XS
  2147. writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
  2148. which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
  2149.  
  2150. Source documentation is created by putting POD comments into the C
  2151. source, like this:
  2152.  
  2153.  /*
  2154.  =for apidoc sv_setiv
  2155.  
  2156.  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
  2157.  C<sv_setiv_mg>.
  2158.  
  2159.  =cut
  2160.  */
  2161.  
  2162. Please try and supply some documentation if you add functions to the
  2163. Perl core.
  2164.  
  2165. =head1 Unicode Support
  2166.  
  2167. Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
  2168. writers to understand this support and make sure that the code they
  2169. write does not corrupt Unicode data.
  2170.  
  2171. =head2 What B<is> Unicode, anyway?
  2172.  
  2173. In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
  2174. us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
  2175. no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
  2176. particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
  2177. used to happen was that particular languages would stick their own
  2178. alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
  2179. course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
  2180. ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
  2181.  
  2182. Worse still, if you've got a language like Chinese or
  2183. Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
  2184. can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
  2185. altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
  2186. to one character.
  2187.  
  2188. To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
  2189. produced a new character set containing all the characters you can
  2190. possibly think of and more. There are several ways of representing these
  2191. characters, and the one Perl uses is called UTF8. UTF8 uses
  2192. a variable number of bytes to represent a character, instead of just
  2193. one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
  2194.  
  2195. =head2 How can I recognise a UTF8 string?
  2196.  
  2197. You can't. This is because UTF8 data is stored in bytes just like
  2198. non-UTF8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
  2199. capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
  2200. C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
  2201. has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
  2202. is what makes Unicode input an interesting problem.
  2203.  
  2204. The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
  2205. contains only valid UTF8 characters. However, it can't do the work for
  2206. you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
  2207. whether the current character in a string is valid UTF8.
  2208.  
  2209. =head2 How does UTF8 represent Unicode characters?
  2210.  
  2211. As mentioned above, UTF8 uses a variable number of bytes to store a
  2212. character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
  2213. like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
  2214. continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
  2215. bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
  2216. so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
  2217.  
  2218. Assuming you know you're dealing with a UTF8 string, you can find out
  2219. how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
  2220.  
  2221.     char *utf = "\305\233\340\240\201";
  2222.     I32 len;
  2223.  
  2224.     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
  2225.     utf += len;
  2226.     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
  2227.  
  2228. Another way to skip over characters in a UTF8 string is to use
  2229. C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
  2230. over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
  2231. lightly.
  2232.  
  2233. All bytes in a multi-byte UTF8 character will have the high bit set, so
  2234. you can test if you need to do something special with this character
  2235. like this:
  2236.  
  2237.     UV uv;
  2238.  
  2239.     if (utf & 0x80)
  2240.         /* Must treat this as UTF8 */
  2241.         uv = utf8_to_uv(utf);
  2242.     else
  2243.         /* OK to treat this character as a byte */
  2244.         uv = *utf;
  2245.  
  2246. You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
  2247. value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
  2248. for putting a UV into UTF8:
  2249.  
  2250.     if (uv > 0x80)
  2251.         /* Must treat this as UTF8 */
  2252.         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
  2253.     else
  2254.         /* OK to treat this character as a byte */
  2255.         *utf8++ = uv;
  2256.  
  2257. You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
  2258. you're ever in a situation where you have to match UTF8 and non-UTF8
  2259. characters. You may not skip over UTF8 characters in this case. If you
  2260. do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF8 characters;
  2261. for instance, if your UTF8 string contains C<v196.172>, and you skip
  2262. that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF8 string.
  2263. So don't do that!
  2264.  
  2265. =head2 How does Perl store UTF8 strings?
  2266.  
  2267. Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
  2268. slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
  2269. encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
  2270. manipulate this flag with the following macros:
  2271.  
  2272.     SvUTF8(sv)
  2273.     SvUTF8_on(sv)
  2274.     SvUTF8_off(sv)
  2275.  
  2276. This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
  2277. Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
  2278. C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
  2279. undesirable results.
  2280.  
  2281. The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
  2282. flagged is UTF8, and contains a byte sequence that could be UTF8 -
  2283. especially when combining non-UTF8 and UTF8 strings.
  2284.  
  2285. Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
  2286. need be sure you don't accidentally knock it off while you're
  2287. manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
  2288.  
  2289.     SV *sv;
  2290.     SV *nsv;
  2291.     STRLEN len;
  2292.     char *p;
  2293.  
  2294.     p = SvPV(sv, len);
  2295.     frobnicate(p);
  2296.     nsv = newSVpvn(p, len);
  2297.  
  2298. The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
  2299. copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
  2300. old SV has the UTF8 flag set, and act accordingly:
  2301.  
  2302.     p = SvPV(sv, len);
  2303.     frobnicate(p);
  2304.     nsv = newSVpvn(p, len);
  2305.     if (SvUTF8(sv))
  2306.         SvUTF8_on(nsv);
  2307.  
  2308. In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
  2309. not it's dealing with UTF8 data, so that it can handle the string
  2310. appropriately.
  2311.  
  2312. =head2 How do I convert a string to UTF8?
  2313.  
  2314. If you're mixing UTF8 and non-UTF8 strings, you might find it necessary
  2315. to upgrade one of the strings to UTF8. If you've got an SV, the easiest
  2316. way to do this is:
  2317.  
  2318.     sv_utf8_upgrade(sv);
  2319.  
  2320. However, you must not do this, for example:
  2321.  
  2322.     if (!SvUTF8(left))
  2323.         sv_utf8_upgrade(left);
  2324.  
  2325. If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
  2326. strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
  2327. by the end user, it can cause problems.
  2328.  
  2329. Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF8-encoded B<copy> of its
  2330. string argument. This is useful for having the data available for
  2331. comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
  2332. C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
  2333. the string contains any characters above 255 that can't be represented
  2334. in a single byte.
  2335.  
  2336. =head2 Is there anything else I need to know?
  2337.  
  2338. Not really. Just remember these things:
  2339.  
  2340. =over 3
  2341.  
  2342. =item *
  2343.  
  2344. There's no way to tell if a string is UTF8 or not. You can tell if an SV
  2345. is UTF8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
  2346. something should be UTF8. Treat the flag as part of the PV, even though
  2347. it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
  2348.  
  2349. =item *
  2350.  
  2351. If a string is UTF8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
  2352. unless C<!(*s & 0x80)> in which case you can use C<*s>.
  2353.  
  2354. =item *
  2355.  
  2356. When writing to a UTF8 string, B<always> use C<uv_to_utf8>, unless
  2357. C<uv < 0x80> in which case you can use C<*s = uv>.
  2358.  
  2359. =item *
  2360.  
  2361. Mixing UTF8 and non-UTF8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
  2362. a new string which is UTF8 encoded. There are tricks you can use to
  2363. delay deciding whether you need to use a UTF8 string until you get to a
  2364. high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
  2365.  
  2366. =back
  2367.  
  2368. =head1 Custom Operators
  2369.  
  2370. Custom operator support is a new experimental feature that allows you to
  2371. define your own ops. This is primarily to allow the building of
  2372. interpreters for other languages in the Perl core, but it also allows
  2373. optimizations through the creation of "macro-ops" (ops which perform the
  2374. functions of multiple ops which are usually executed together, such as
  2375. C<gvsv, gvsv, add>.) 
  2376.  
  2377. This feature is implemented as a new op type, C<OP_CUSTOM>. The Perl
  2378. core does not "know" anything special about this op type, and so it will
  2379. not be involved in any optimizations. This also means that you can
  2380. define your custom ops to be any op structure - unary, binary, list and
  2381. so on - you like.
  2382.  
  2383. It's important to know what custom operators won't do for you. They
  2384. won't let you add new syntax to Perl, directly. They won't even let you
  2385. add new keywords, directly. In fact, they won't change the way Perl
  2386. compiles a program at all. You have to do those changes yourself, after
  2387. Perl has compiled the program. You do this either by manipulating the op
  2388. tree using a C<CHECK> block and the C<B::Generate> module, or by adding
  2389. a custom peephole optimizer with the C<optimize> module.
  2390.  
  2391. When you do this, you replace ordinary Perl ops with custom ops by
  2392. creating ops with the type C<OP_CUSTOM> and the C<pp_addr> of your own
  2393. PP function. This should be defined in XS code, and should look like
  2394. the PP ops in C<pp_*.c>. You are responsible for ensuring that your op
  2395. takes the appropriate number of values from the stack, and you are
  2396. responsible for adding stack marks if necessary.
  2397.  
  2398. You should also "register" your op with the Perl interpreter so that it
  2399. can produce sensible error and warning messages. Since it is possible to
  2400. have multiple custom ops within the one "logical" op type C<OP_CUSTOM>,
  2401. Perl uses the value of C<< o->op_ppaddr >> as a key into the
  2402. C<PL_custom_op_descs> and C<PL_custom_op_names> hashes. This means you
  2403. need to enter a name and description for your op at the appropriate
  2404. place in the C<PL_custom_op_names> and C<PL_custom_op_descs> hashes.
  2405.  
  2406. Forthcoming versions of C<B::Generate> (version 1.0 and above) should
  2407. directly support the creation of custom ops by name; C<Opcodes::Custom> 
  2408. will provide functions which make it trivial to "register" custom ops to
  2409. the Perl interpreter.
  2410.  
  2411. =head1 AUTHORS
  2412.  
  2413. Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
  2414. E<lt>okamoto@corp.hp.comE<gt>.  It is now maintained as part of Perl
  2415. itself by the Perl 5 Porters E<lt>perl5-porters@perl.orgE<gt>.
  2416.  
  2417. With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
  2418. Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
  2419. Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
  2420. Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
  2421.  
  2422. API Listing originally by Dean Roehrich E<lt>roehrich@cray.comE<gt>.
  2423.  
  2424. Modifications to autogenerate the API listing (L<perlapi>) by Benjamin
  2425. Stuhl.
  2426.  
  2427. =head1 SEE ALSO
  2428.  
  2429. perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)
  2430.