home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World 2005 June / PCWorld_2005-06_cd.bin / software / vyzkuste / firewally / firewally.exe / framework-2.3.exe / perlembed.pod < prev    next >
Text File  |  2003-11-07  |  37KB  |  1,134 lines

  1. =head1 NAME
  2.  
  3. perlembed - how to embed perl in your C program
  4.  
  5. =head1 DESCRIPTION
  6.  
  7. =head2 PREAMBLE
  8.  
  9. Do you want to:
  10.  
  11. =over 5
  12.  
  13. =item B<Use C from Perl?>
  14.  
  15. Read L<perlxstut>, L<perlxs>, L<h2xs>, L<perlguts>, and L<perlapi>.
  16.  
  17. =item B<Use a Unix program from Perl?>
  18.  
  19. Read about back-quotes and about C<system> and C<exec> in L<perlfunc>.
  20.  
  21. =item B<Use Perl from Perl?>
  22.  
  23. Read about L<perlfunc/do> and L<perlfunc/eval> and L<perlfunc/require> 
  24. and L<perlfunc/use>.
  25.  
  26. =item B<Use C from C?>
  27.  
  28. Rethink your design.
  29.  
  30. =item B<Use Perl from C?>
  31.  
  32. Read on...
  33.  
  34. =back
  35.  
  36. =head2 ROADMAP
  37.  
  38. =over 5
  39.  
  40. =item *
  41.  
  42. Compiling your C program
  43.  
  44. =item *
  45.  
  46. Adding a Perl interpreter to your C program
  47.  
  48. =item *
  49.  
  50. Calling a Perl subroutine from your C program
  51.  
  52. =item *
  53.  
  54. Evaluating a Perl statement from your C program
  55.  
  56. =item *
  57.  
  58. Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program
  59.  
  60. =item *
  61.  
  62. Fiddling with the Perl stack from your C program
  63.  
  64. =item *
  65.  
  66. Maintaining a persistent interpreter
  67.  
  68. =item *
  69.  
  70. Maintaining multiple interpreter instances
  71.  
  72. =item *
  73.  
  74. Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program
  75.  
  76. =item *
  77.  
  78. Embedding Perl under Win32
  79.  
  80. =back 
  81.  
  82. =head2 Compiling your C program
  83.  
  84. If you have trouble compiling the scripts in this documentation,
  85. you're not alone.  The cardinal rule: COMPILE THE PROGRAMS IN EXACTLY
  86. THE SAME WAY THAT YOUR PERL WAS COMPILED.  (Sorry for yelling.)
  87.  
  88. Also, every C program that uses Perl must link in the I<perl library>.
  89. What's that, you ask?  Perl is itself written in C; the perl library
  90. is the collection of compiled C programs that were used to create your
  91. perl executable (I</usr/bin/perl> or equivalent).  (Corollary: you
  92. can't use Perl from your C program unless Perl has been compiled on
  93. your machine, or installed properly--that's why you shouldn't blithely
  94. copy Perl executables from machine to machine without also copying the
  95. I<lib> directory.)
  96.  
  97. When you use Perl from C, your C program will--usually--allocate,
  98. "run", and deallocate a I<PerlInterpreter> object, which is defined by
  99. the perl library.
  100.  
  101. If your copy of Perl is recent enough to contain this documentation
  102. (version 5.002 or later), then the perl library (and I<EXTERN.h> and
  103. I<perl.h>, which you'll also need) will reside in a directory
  104. that looks like this:
  105.  
  106.     /usr/local/lib/perl5/your_architecture_here/CORE
  107.  
  108. or perhaps just
  109.  
  110.     /usr/local/lib/perl5/CORE
  111.  
  112. or maybe something like
  113.  
  114.     /usr/opt/perl5/CORE
  115.  
  116. Execute this statement for a hint about where to find CORE:
  117.  
  118.     perl -MConfig -e 'print $Config{archlib}'
  119.  
  120. Here's how you'd compile the example in the next section,
  121. L<Adding a Perl interpreter to your C program>, on my Linux box:
  122.  
  123.     % gcc -O2 -Dbool=char -DHAS_BOOL -I/usr/local/include
  124.     -I/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
  125.     -L/usr/local/lib/perl5/i586-linux/5.003/CORE
  126.     -o interp interp.c -lperl -lm
  127.  
  128. (That's all one line.)  On my DEC Alpha running old 5.003_05, the 
  129. incantation is a bit different:
  130.  
  131.     % cc -O2 -Olimit 2900 -DSTANDARD_C -I/usr/local/include
  132.     -I/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE
  133.     -L/usr/local/lib/perl5/alpha-dec_osf/5.00305/CORE -L/usr/local/lib
  134.     -D__LANGUAGE_C__ -D_NO_PROTO -o interp interp.c -lperl -lm
  135.  
  136. How can you figure out what to add?  Assuming your Perl is post-5.001,
  137. execute a C<perl -V> command and pay special attention to the "cc" and
  138. "ccflags" information.
  139.  
  140. You'll have to choose the appropriate compiler (I<cc>, I<gcc>, et al.) for
  141. your machine: C<perl -MConfig -e 'print $Config{cc}'> will tell you what
  142. to use.
  143.  
  144. You'll also have to choose the appropriate library directory
  145. (I</usr/local/lib/...>) for your machine.  If your compiler complains
  146. that certain functions are undefined, or that it can't locate
  147. I<-lperl>, then you need to change the path following the C<-L>.  If it
  148. complains that it can't find I<EXTERN.h> and I<perl.h>, you need to
  149. change the path following the C<-I>.
  150.  
  151. You may have to add extra libraries as well.  Which ones?
  152. Perhaps those printed by
  153.  
  154.    perl -MConfig -e 'print $Config{libs}'
  155.  
  156. Provided your perl binary was properly configured and installed the
  157. B<ExtUtils::Embed> module will determine all of this information for
  158. you:
  159.  
  160.    % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  161.  
  162. If the B<ExtUtils::Embed> module isn't part of your Perl distribution,
  163. you can retrieve it from
  164. http://www.perl.com/perl/CPAN/modules/by-module/ExtUtils/
  165. (If this documentation came from your Perl distribution, then you're
  166. running 5.004 or better and you already have it.)
  167.  
  168. The B<ExtUtils::Embed> kit on CPAN also contains all source code for
  169. the examples in this document, tests, additional examples and other
  170. information you may find useful.
  171.  
  172. =head2 Adding a Perl interpreter to your C program
  173.  
  174. In a sense, perl (the C program) is a good example of embedding Perl
  175. (the language), so I'll demonstrate embedding with I<miniperlmain.c>,
  176. included in the source distribution.  Here's a bastardized, nonportable
  177. version of I<miniperlmain.c> containing the essentials of embedding:
  178.  
  179.     #include <EXTERN.h>               /* from the Perl distribution     */
  180.     #include <perl.h>                 /* from the Perl distribution     */
  181.  
  182.     static PerlInterpreter *my_perl;  /***    The Perl interpreter    ***/
  183.  
  184.     int main(int argc, char **argv, char **env)
  185.     {
  186.     PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  187.         my_perl = perl_alloc();
  188.         perl_construct(my_perl);
  189.     PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  190.         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, (char **)NULL);
  191.         perl_run(my_perl);
  192.         perl_destruct(my_perl);
  193.         perl_free(my_perl);
  194.     PERL_SYS_TERM();
  195.     }
  196.  
  197. Notice that we don't use the C<env> pointer.  Normally handed to
  198. C<perl_parse> as its final argument, C<env> here is replaced by
  199. C<NULL>, which means that the current environment will be used.  The macros
  200. PERL_SYS_INIT3() and PERL_SYS_TERM() provide system-specific tune up 
  201. of the C runtime environment necessary to run Perl interpreters; since
  202. PERL_SYS_INIT3() may change C<env>, it may be more appropriate to provide
  203. C<env> as an argument to perl_parse().
  204.  
  205. Now compile this program (I'll call it I<interp.c>) into an executable:
  206.  
  207.     % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  208.  
  209. After a successful compilation, you'll be able to use I<interp> just
  210. like perl itself:
  211.  
  212.     % interp
  213.     print "Pretty Good Perl \n";
  214.     print "10890 - 9801 is ", 10890 - 9801;
  215.     <CTRL-D>
  216.     Pretty Good Perl
  217.     10890 - 9801 is 1089
  218.  
  219. or
  220.  
  221.     % interp -e 'printf("%x", 3735928559)'
  222.     deadbeef
  223.  
  224. You can also read and execute Perl statements from a file while in the
  225. midst of your C program, by placing the filename in I<argv[1]> before
  226. calling I<perl_run>.
  227.  
  228. =head2 Calling a Perl subroutine from your C program
  229.  
  230. To call individual Perl subroutines, you can use any of the B<call_*>
  231. functions documented in L<perlcall>.
  232. In this example we'll use C<call_argv>.
  233.  
  234. That's shown below, in a program I'll call I<showtime.c>.
  235.  
  236.     #include <EXTERN.h>
  237.     #include <perl.h>
  238.  
  239.     static PerlInterpreter *my_perl;
  240.  
  241.     int main(int argc, char **argv, char **env)
  242.     {
  243.         char *args[] = { NULL };
  244.     PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  245.         my_perl = perl_alloc();
  246.         perl_construct(my_perl);
  247.  
  248.         perl_parse(my_perl, NULL, argc, argv, NULL);
  249.     PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  250.  
  251.         /*** skipping perl_run() ***/
  252.  
  253.         call_argv("showtime", G_DISCARD | G_NOARGS, args);
  254.  
  255.         perl_destruct(my_perl);
  256.         perl_free(my_perl);
  257.     PERL_SYS_TERM();
  258.     }
  259.  
  260. where I<showtime> is a Perl subroutine that takes no arguments (that's the
  261. I<G_NOARGS>) and for which I'll ignore the return value (that's the
  262. I<G_DISCARD>).  Those flags, and others, are discussed in L<perlcall>.
  263.  
  264. I'll define the I<showtime> subroutine in a file called I<showtime.pl>:
  265.  
  266.     print "I shan't be printed.";
  267.  
  268.     sub showtime {
  269.         print time;
  270.     }
  271.  
  272. Simple enough.  Now compile and run:
  273.  
  274.     % cc -o showtime showtime.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  275.  
  276.     % showtime showtime.pl
  277.     818284590
  278.  
  279. yielding the number of seconds that elapsed between January 1, 1970
  280. (the beginning of the Unix epoch), and the moment I began writing this
  281. sentence.
  282.  
  283. In this particular case we don't have to call I<perl_run>, as we set 
  284. the PL_exit_flag PERL_EXIT_DESTRUCT_END which executes END blocks in
  285. perl_destruct.
  286.  
  287. If you want to pass arguments to the Perl subroutine, you can add
  288. strings to the C<NULL>-terminated C<args> list passed to
  289. I<call_argv>.  For other data types, or to examine return values,
  290. you'll need to manipulate the Perl stack.  That's demonstrated in
  291. L<Fiddling with the Perl stack from your C program>.
  292.  
  293. =head2 Evaluating a Perl statement from your C program
  294.  
  295. Perl provides two API functions to evaluate pieces of Perl code.
  296. These are L<perlapi/eval_sv> and L<perlapi/eval_pv>.
  297.  
  298. Arguably, these are the only routines you'll ever need to execute
  299. snippets of Perl code from within your C program.  Your code can be as
  300. long as you wish; it can contain multiple statements; it can employ
  301. L<perlfunc/use>, L<perlfunc/require>, and L<perlfunc/do> to
  302. include external Perl files.
  303.  
  304. I<eval_pv> lets us evaluate individual Perl strings, and then
  305. extract variables for coercion into C types.  The following program,
  306. I<string.c>, executes three Perl strings, extracting an C<int> from
  307. the first, a C<float> from the second, and a C<char *> from the third.
  308.  
  309.    #include <EXTERN.h>
  310.    #include <perl.h>
  311.  
  312.    static PerlInterpreter *my_perl;
  313.  
  314.    main (int argc, char **argv, char **env)
  315.    {
  316.        STRLEN n_a;
  317.        char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
  318.  
  319.        PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  320.        my_perl = perl_alloc();
  321.        perl_construct( my_perl );
  322.  
  323.        perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
  324.        PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  325.        perl_run(my_perl);
  326.  
  327.        /** Treat $a as an integer **/
  328.        eval_pv("$a = 3; $a **= 2", TRUE);
  329.        printf("a = %d\n", SvIV(get_sv("a", FALSE)));
  330.  
  331.        /** Treat $a as a float **/
  332.        eval_pv("$a = 3.14; $a **= 2", TRUE);
  333.        printf("a = %f\n", SvNV(get_sv("a", FALSE)));
  334.  
  335.        /** Treat $a as a string **/
  336.        eval_pv("$a = 'rekcaH lreP rehtonA tsuJ'; $a = reverse($a);", TRUE);
  337.        printf("a = %s\n", SvPV(get_sv("a", FALSE), n_a));
  338.  
  339.        perl_destruct(my_perl);
  340.        perl_free(my_perl);
  341.        PERL_SYS_TERM();
  342.    }
  343.  
  344. All of those strange functions with I<sv> in their names help convert Perl scalars to C types.  They're described in L<perlguts> and L<perlapi>.
  345.  
  346. If you compile and run I<string.c>, you'll see the results of using
  347. I<SvIV()> to create an C<int>, I<SvNV()> to create a C<float>, and
  348. I<SvPV()> to create a string:
  349.  
  350.    a = 9
  351.    a = 9.859600
  352.    a = Just Another Perl Hacker
  353.  
  354. In the example above, we've created a global variable to temporarily
  355. store the computed value of our eval'd expression.  It is also
  356. possible and in most cases a better strategy to fetch the return value
  357. from I<eval_pv()> instead.  Example:
  358.  
  359.    ...
  360.    STRLEN n_a;
  361.    SV *val = eval_pv("reverse 'rekcaH lreP rehtonA tsuJ'", TRUE);
  362.    printf("%s\n", SvPV(val,n_a));
  363.    ...
  364.  
  365. This way, we avoid namespace pollution by not creating global
  366. variables and we've simplified our code as well.
  367.  
  368. =head2 Performing Perl pattern matches and substitutions from your C program
  369.  
  370. The I<eval_sv()> function lets us evaluate strings of Perl code, so we can
  371. define some functions that use it to "specialize" in matches and
  372. substitutions: I<match()>, I<substitute()>, and I<matches()>.
  373.  
  374.    I32 match(SV *string, char *pattern);
  375.  
  376. Given a string and a pattern (e.g., C<m/clasp/> or C</\b\w*\b/>, which
  377. in your C program might appear as "/\\b\\w*\\b/"), match()
  378. returns 1 if the string matches the pattern and 0 otherwise.
  379.  
  380.    int substitute(SV **string, char *pattern);
  381.  
  382. Given a pointer to an C<SV> and an C<=~> operation (e.g.,
  383. C<s/bob/robert/g> or C<tr[A-Z][a-z]>), substitute() modifies the string
  384. within the C<SV> as according to the operation, returning the number of substitutions
  385. made.
  386.  
  387.    int matches(SV *string, char *pattern, AV **matches);
  388.  
  389. Given an C<SV>, a pattern, and a pointer to an empty C<AV>,
  390. matches() evaluates C<$string =~ $pattern> in a list context, and
  391. fills in I<matches> with the array elements, returning the number of matches found.
  392.  
  393. Here's a sample program, I<match.c>, that uses all three (long lines have
  394. been wrapped here):
  395.  
  396.  #include <EXTERN.h>
  397.  #include <perl.h>
  398.  
  399.  static PerlInterpreter *my_perl;
  400.  
  401.  /** my_eval_sv(code, error_check)
  402.  ** kinda like eval_sv(), 
  403.  ** but we pop the return value off the stack 
  404.  **/
  405.  SV* my_eval_sv(SV *sv, I32 croak_on_error)
  406.  {
  407.      dSP;
  408.      SV* retval;
  409.      STRLEN n_a;
  410.  
  411.      PUSHMARK(SP);
  412.      eval_sv(sv, G_SCALAR);
  413.  
  414.      SPAGAIN;
  415.      retval = POPs;
  416.      PUTBACK;
  417.  
  418.      if (croak_on_error && SvTRUE(ERRSV))
  419.      croak(SvPVx(ERRSV, n_a));
  420.  
  421.      return retval;
  422.  }
  423.  
  424.  /** match(string, pattern)
  425.  **
  426.  ** Used for matches in a scalar context.
  427.  **
  428.  ** Returns 1 if the match was successful; 0 otherwise.
  429.  **/
  430.  
  431.  I32 match(SV *string, char *pattern)
  432.  {
  433.      SV *command = NEWSV(1099, 0), *retval;
  434.      STRLEN n_a;
  435.  
  436.      sv_setpvf(command, "my $string = '%s'; $string =~ %s",
  437.            SvPV(string,n_a), pattern);
  438.  
  439.      retval = my_eval_sv(command, TRUE);
  440.      SvREFCNT_dec(command);
  441.  
  442.      return SvIV(retval);
  443.  }
  444.  
  445.  /** substitute(string, pattern)
  446.  **
  447.  ** Used for =~ operations that modify their left-hand side (s/// and tr///)
  448.  **
  449.  ** Returns the number of successful matches, and
  450.  ** modifies the input string if there were any.
  451.  **/
  452.  
  453.  I32 substitute(SV **string, char *pattern)
  454.  {
  455.      SV *command = NEWSV(1099, 0), *retval;
  456.      STRLEN n_a;
  457.  
  458.      sv_setpvf(command, "$string = '%s'; ($string =~ %s)",
  459.            SvPV(*string,n_a), pattern);
  460.  
  461.      retval = my_eval_sv(command, TRUE);
  462.      SvREFCNT_dec(command);
  463.  
  464.      *string = get_sv("string", FALSE);
  465.      return SvIV(retval);
  466.  }
  467.  
  468.  /** matches(string, pattern, matches)
  469.  **
  470.  ** Used for matches in a list context.
  471.  **
  472.  ** Returns the number of matches,
  473.  ** and fills in **matches with the matching substrings
  474.  **/
  475.  
  476.  I32 matches(SV *string, char *pattern, AV **match_list)
  477.  {
  478.      SV *command = NEWSV(1099, 0);
  479.      I32 num_matches;
  480.      STRLEN n_a;
  481.  
  482.      sv_setpvf(command, "my $string = '%s'; @array = ($string =~ %s)",
  483.            SvPV(string,n_a), pattern);
  484.  
  485.      my_eval_sv(command, TRUE);
  486.      SvREFCNT_dec(command);
  487.  
  488.      *match_list = get_av("array", FALSE);
  489.      num_matches = av_len(*match_list) + 1; /** assume $[ is 0 **/
  490.  
  491.      return num_matches;
  492.  }
  493.  
  494.  main (int argc, char **argv, char **env)
  495.  {
  496.      char *embedding[] = { "", "-e", "0" };
  497.      AV *match_list;
  498.      I32 num_matches, i;
  499.      SV *text;
  500.      STRLEN n_a;
  501.  
  502.      PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  503.      my_perl = perl_alloc();
  504.      perl_construct(my_perl);
  505.      perl_parse(my_perl, NULL, 3, embedding, NULL);
  506.      PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  507.  
  508.      text = NEWSV(1099,0);
  509.      sv_setpv(text, "When he is at a convenience store and the bill comes to some amount like 76 cents, Maynard is aware that there is something he *should* do, something that will enable him to get back a quarter, but he has no idea *what*.  He fumbles through his red squeezey changepurse and gives the boy three extra pennies with his dollar, hoping that he might luck into the correct amount.  The boy gives him back two of his own pennies and then the big shiny quarter that is his prize. -RICHH");
  510.  
  511.      if (match(text, "m/quarter/")) /** Does text contain 'quarter'? **/
  512.      printf("match: Text contains the word 'quarter'.\n\n");
  513.      else
  514.      printf("match: Text doesn't contain the word 'quarter'.\n\n");
  515.  
  516.      if (match(text, "m/eighth/")) /** Does text contain 'eighth'? **/
  517.      printf("match: Text contains the word 'eighth'.\n\n");
  518.      else
  519.      printf("match: Text doesn't contain the word 'eighth'.\n\n");
  520.  
  521.      /** Match all occurrences of /wi../ **/
  522.      num_matches = matches(text, "m/(wi..)/g", &match_list);
  523.      printf("matches: m/(wi..)/g found %d matches...\n", num_matches);
  524.  
  525.      for (i = 0; i < num_matches; i++)
  526.      printf("match: %s\n", SvPV(*av_fetch(match_list, i, FALSE),n_a));
  527.      printf("\n");
  528.  
  529.      /** Remove all vowels from text **/
  530.      num_matches = substitute(&text, "s/[aeiou]//gi");
  531.      if (num_matches) {
  532.      printf("substitute: s/[aeiou]//gi...%d substitutions made.\n",
  533.             num_matches);
  534.      printf("Now text is: %s\n\n", SvPV(text,n_a));
  535.      }
  536.  
  537.      /** Attempt a substitution **/
  538.      if (!substitute(&text, "s/Perl/C/")) {
  539.      printf("substitute: s/Perl/C...No substitution made.\n\n");
  540.      }
  541.  
  542.      SvREFCNT_dec(text);
  543.      PL_perl_destruct_level = 1;
  544.      perl_destruct(my_perl);
  545.      perl_free(my_perl);
  546.      PERL_SYS_TERM();
  547.  }
  548.  
  549. which produces the output (again, long lines have been wrapped here)
  550.  
  551.    match: Text contains the word 'quarter'.
  552.  
  553.    match: Text doesn't contain the word 'eighth'.
  554.  
  555.    matches: m/(wi..)/g found 2 matches...
  556.    match: will
  557.    match: with
  558.  
  559.    substitute: s/[aeiou]//gi...139 substitutions made.
  560.    Now text is: Whn h s t  cnvnnc str nd th bll cms t sm mnt lk 76 cnts,
  561.    Mynrd s wr tht thr s smthng h *shld* d, smthng tht wll nbl hm t gt bck
  562.    qrtr, bt h hs n d *wht*.  H fmbls thrgh hs rd sqzy chngprs nd gvs th by
  563.    thr xtr pnns wth hs dllr, hpng tht h mght lck nt th crrct mnt.  Th by gvs
  564.    hm bck tw f hs wn pnns nd thn th bg shny qrtr tht s hs prz. -RCHH
  565.  
  566.    substitute: s/Perl/C...No substitution made.
  567.  
  568. =head2 Fiddling with the Perl stack from your C program
  569.  
  570. When trying to explain stacks, most computer science textbooks mumble
  571. something about spring-loaded columns of cafeteria plates: the last
  572. thing you pushed on the stack is the first thing you pop off.  That'll
  573. do for our purposes: your C program will push some arguments onto "the Perl
  574. stack", shut its eyes while some magic happens, and then pop the
  575. results--the return value of your Perl subroutine--off the stack.
  576.  
  577. First you'll need to know how to convert between C types and Perl
  578. types, with newSViv() and sv_setnv() and newAV() and all their
  579. friends.  They're described in L<perlguts> and L<perlapi>.
  580.  
  581. Then you'll need to know how to manipulate the Perl stack.  That's
  582. described in L<perlcall>.
  583.  
  584. Once you've understood those, embedding Perl in C is easy.
  585.  
  586. Because C has no builtin function for integer exponentiation, let's
  587. make Perl's ** operator available to it (this is less useful than it
  588. sounds, because Perl implements ** with C's I<pow()> function).  First
  589. I'll create a stub exponentiation function in I<power.pl>:
  590.  
  591.     sub expo {
  592.         my ($a, $b) = @_;
  593.         return $a ** $b;
  594.     }
  595.  
  596. Now I'll create a C program, I<power.c>, with a function
  597. I<PerlPower()> that contains all the perlguts necessary to push the
  598. two arguments into I<expo()> and to pop the return value out.  Take a
  599. deep breath...
  600.  
  601.     #include <EXTERN.h>
  602.     #include <perl.h>
  603.  
  604.     static PerlInterpreter *my_perl;
  605.  
  606.     static void
  607.     PerlPower(int a, int b)
  608.     {
  609.       dSP;                            /* initialize stack pointer      */
  610.       ENTER;                          /* everything created after here */
  611.       SAVETMPS;                       /* ...is a temporary variable.   */
  612.       PUSHMARK(SP);                   /* remember the stack pointer    */
  613.       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a))); /* push the base onto the stack  */
  614.       XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b))); /* push the exponent onto stack  */
  615.       PUTBACK;                      /* make local stack pointer global */
  616.       call_pv("expo", G_SCALAR);      /* call the function             */
  617.       SPAGAIN;                        /* refresh stack pointer         */
  618.                                     /* pop the return value from stack */
  619.       printf ("%d to the %dth power is %d.\n", a, b, POPi);
  620.       PUTBACK;
  621.       FREETMPS;                       /* free that return value        */
  622.       LEAVE;                       /* ...and the XPUSHed "mortal" args.*/
  623.     }
  624.  
  625.     int main (int argc, char **argv, char **env)
  626.     {
  627.       char *my_argv[] = { "", "power.pl" };
  628.  
  629.       PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  630.       my_perl = perl_alloc();
  631.       perl_construct( my_perl );
  632.  
  633.       perl_parse(my_perl, NULL, 2, my_argv, (char **)NULL);
  634.       PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  635.       perl_run(my_perl);
  636.  
  637.       PerlPower(3, 4);                      /*** Compute 3 ** 4 ***/
  638.  
  639.       perl_destruct(my_perl);
  640.       perl_free(my_perl);
  641.       PERL_SYS_TERM();
  642.     }
  643.  
  644.  
  645.  
  646. Compile and run:
  647.  
  648.     % cc -o power power.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  649.  
  650.     % power
  651.     3 to the 4th power is 81.
  652.  
  653. =head2 Maintaining a persistent interpreter
  654.  
  655. When developing interactive and/or potentially long-running
  656. applications, it's a good idea to maintain a persistent interpreter
  657. rather than allocating and constructing a new interpreter multiple
  658. times.  The major reason is speed: since Perl will only be loaded into
  659. memory once.
  660.  
  661. However, you have to be more cautious with namespace and variable
  662. scoping when using a persistent interpreter.  In previous examples
  663. we've been using global variables in the default package C<main>.  We
  664. knew exactly what code would be run, and assumed we could avoid
  665. variable collisions and outrageous symbol table growth.
  666.  
  667. Let's say your application is a server that will occasionally run Perl
  668. code from some arbitrary file.  Your server has no way of knowing what
  669. code it's going to run.  Very dangerous.
  670.  
  671. If the file is pulled in by C<perl_parse()>, compiled into a newly
  672. constructed interpreter, and subsequently cleaned out with
  673. C<perl_destruct()> afterwards, you're shielded from most namespace
  674. troubles.
  675.  
  676. One way to avoid namespace collisions in this scenario is to translate
  677. the filename into a guaranteed-unique package name, and then compile
  678. the code into that package using L<perlfunc/eval>.  In the example
  679. below, each file will only be compiled once.  Or, the application
  680. might choose to clean out the symbol table associated with the file
  681. after it's no longer needed.  Using L<perlapi/call_argv>, We'll
  682. call the subroutine C<Embed::Persistent::eval_file> which lives in the
  683. file C<persistent.pl> and pass the filename and boolean cleanup/cache
  684. flag as arguments.
  685.  
  686. Note that the process will continue to grow for each file that it
  687. uses.  In addition, there might be C<AUTOLOAD>ed subroutines and other
  688. conditions that cause Perl's symbol table to grow.  You might want to
  689. add some logic that keeps track of the process size, or restarts
  690. itself after a certain number of requests, to ensure that memory
  691. consumption is minimized.  You'll also want to scope your variables
  692. with L<perlfunc/my> whenever possible.
  693.  
  694.  
  695.  package Embed::Persistent;
  696.  #persistent.pl
  697.  
  698.  use strict;
  699.  our %Cache;
  700.  use Symbol qw(delete_package);
  701.  
  702.  sub valid_package_name {
  703.      my($string) = @_;
  704.      $string =~ s/([^A-Za-z0-9\/])/sprintf("_%2x",unpack("C",$1))/eg;
  705.      # second pass only for words starting with a digit
  706.      $string =~ s|/(\d)|sprintf("/_%2x",unpack("C",$1))|eg;
  707.  
  708.      # Dress it up as a real package name
  709.      $string =~ s|/|::|g;
  710.      return "Embed" . $string;
  711.  }
  712.  
  713.  sub eval_file {
  714.      my($filename, $delete) = @_;
  715.      my $package = valid_package_name($filename);
  716.      my $mtime = -M $filename;
  717.      if(defined $Cache{$package}{mtime}
  718.         &&
  719.         $Cache{$package}{mtime} <= $mtime)
  720.      {
  721.         # we have compiled this subroutine already,
  722.         # it has not been updated on disk, nothing left to do
  723.         print STDERR "already compiled $package->handler\n";
  724.      }
  725.      else {
  726.         local *FH;
  727.         open FH, $filename or die "open '$filename' $!";
  728.         local($/) = undef;
  729.         my $sub = <FH>;
  730.         close FH;
  731.  
  732.         #wrap the code into a subroutine inside our unique package
  733.         my $eval = qq{package $package; sub handler { $sub; }};
  734.         {
  735.             # hide our variables within this block
  736.             my($filename,$mtime,$package,$sub);
  737.             eval $eval;
  738.         }
  739.         die $@ if $@;
  740.  
  741.         #cache it unless we're cleaning out each time
  742.         $Cache{$package}{mtime} = $mtime unless $delete;
  743.      }
  744.  
  745.      eval {$package->handler;};
  746.      die $@ if $@;
  747.  
  748.      delete_package($package) if $delete;
  749.  
  750.      #take a look if you want
  751.      #print Devel::Symdump->rnew($package)->as_string, $/;
  752.  }
  753.  
  754.  1;
  755.  
  756.  __END__
  757.  
  758.  /* persistent.c */
  759.  #include <EXTERN.h>
  760.  #include <perl.h>
  761.  
  762.  /* 1 = clean out filename's symbol table after each request, 0 = don't */
  763.  #ifndef DO_CLEAN
  764.  #define DO_CLEAN 0
  765.  #endif
  766.  
  767.  #define BUFFER_SIZE 1024
  768.  
  769.  static PerlInterpreter *my_perl = NULL;
  770.  
  771.  int
  772.  main(int argc, char **argv, char **env)
  773.  {
  774.      char *embedding[] = { "", "persistent.pl" };
  775.      char *args[] = { "", DO_CLEAN, NULL };
  776.      char filename[BUFFER_SIZE];
  777.      int exitstatus = 0;
  778.      STRLEN n_a;
  779.  
  780.      PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  781.      if((my_perl = perl_alloc()) == NULL) {
  782.         fprintf(stderr, "no memory!");
  783.         exit(1);
  784.      }
  785.      perl_construct(my_perl);
  786.  
  787.      exitstatus = perl_parse(my_perl, NULL, 2, embedding, NULL);
  788.      PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END;
  789.      if(!exitstatus) {
  790.         exitstatus = perl_run(my_perl);
  791.  
  792.         while(printf("Enter file name: ") &&
  793.               fgets(filename, BUFFER_SIZE, stdin)) {
  794.  
  795.             filename[strlen(filename)-1] = '\0'; /* strip \n */
  796.             /* call the subroutine, passing it the filename as an argument */
  797.             args[0] = filename;
  798.             call_argv("Embed::Persistent::eval_file",
  799.                            G_DISCARD | G_EVAL, args);
  800.  
  801.             /* check $@ */
  802.             if(SvTRUE(ERRSV))
  803.                 fprintf(stderr, "eval error: %s\n", SvPV(ERRSV,n_a));
  804.         }
  805.      }
  806.  
  807.      PL_perl_destruct_level = 0;
  808.      perl_destruct(my_perl);
  809.      perl_free(my_perl);
  810.      PERL_SYS_TERM();
  811.      exit(exitstatus);
  812.  }
  813.  
  814. Now compile:
  815.  
  816.  % cc -o persistent persistent.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  817.  
  818. Here's an example script file:
  819.  
  820.  #test.pl
  821.  my $string = "hello";
  822.  foo($string);
  823.  
  824.  sub foo {
  825.      print "foo says: @_\n";
  826.  }
  827.  
  828. Now run:
  829.  
  830.  % persistent
  831.  Enter file name: test.pl
  832.  foo says: hello
  833.  Enter file name: test.pl
  834.  already compiled Embed::test_2epl->handler
  835.  foo says: hello
  836.  Enter file name: ^C
  837.  
  838. =head2 Execution of END blocks
  839.  
  840. Traditionally END blocks have been executed at the end of the perl_run.
  841. This causes problems for applications that never call perl_run. Since
  842. perl 5.7.2 you can specify C<PL_exit_flags |= PERL_EXIT_DESTRUCT_END>
  843. to get the new behaviour. This also enables the running of END blocks if
  844. the perl_parse fails and C<perl_destruct> will return the exit value.
  845.  
  846. =head2 Maintaining multiple interpreter instances
  847.  
  848. Some rare applications will need to create more than one interpreter
  849. during a session.  Such an application might sporadically decide to
  850. release any resources associated with the interpreter.
  851.  
  852. The program must take care to ensure that this takes place I<before>
  853. the next interpreter is constructed.  By default, when perl is not
  854. built with any special options, the global variable
  855. C<PL_perl_destruct_level> is set to C<0>, since extra cleaning isn't
  856. usually needed when a program only ever creates a single interpreter
  857. in its entire lifetime.
  858.  
  859. Setting C<PL_perl_destruct_level> to C<1> makes everything squeaky clean:
  860.  
  861.  while(1) {
  862.      ...
  863.      /* reset global variables here with PL_perl_destruct_level = 1 */
  864.      PL_perl_destruct_level = 1;
  865.      perl_construct(my_perl);
  866.      ...
  867.      /* clean and reset _everything_ during perl_destruct */
  868.      PL_perl_destruct_level = 1;
  869.      perl_destruct(my_perl);
  870.      perl_free(my_perl);
  871.      ...
  872.      /* let's go do it again! */
  873.  }
  874.  
  875. When I<perl_destruct()> is called, the interpreter's syntax parse tree
  876. and symbol tables are cleaned up, and global variables are reset.  The
  877. second assignment to C<PL_perl_destruct_level> is needed because
  878. perl_construct resets it to C<0>.
  879.  
  880. Now suppose we have more than one interpreter instance running at the
  881. same time.  This is feasible, but only if you used the Configure option
  882. C<-Dusemultiplicity> or the options C<-Dusethreads -Duseithreads> when
  883. building perl.  By default, enabling one of these Configure options
  884. sets the per-interpreter global variable C<PL_perl_destruct_level> to
  885. C<1>, so that thorough cleaning is automatic and interpreter variables
  886. are initialized correctly.  Even if you don't intend to run two or
  887. more interpreters at the same time, but to run them sequentially, like
  888. in the above example, it is recommended to build perl with the
  889. C<-Dusemultiplicity> option otherwise some interpreter variables may
  890. not be initialized correctly between consecutive runs and your
  891. application may crash.
  892.  
  893. Using C<-Dusethreads -Duseithreads> rather than C<-Dusemultiplicity>
  894. is more appropriate if you intend to run multiple interpreters
  895. concurrently in different threads, because it enables support for
  896. linking in the thread libraries of your system with the interpreter.
  897.  
  898. Let's give it a try:
  899.  
  900.  
  901.  #include <EXTERN.h>
  902.  #include <perl.h>
  903.  
  904.  /* we're going to embed two interpreters */
  905.  /* we're going to embed two interpreters */
  906.  
  907.  #define SAY_HELLO "-e", "print qq(Hi, I'm $^X\n)"
  908.  
  909.  int main(int argc, char **argv, char **env)
  910.  {
  911.      PerlInterpreter *one_perl, *two_perl;
  912.      char *one_args[] = { "one_perl", SAY_HELLO };
  913.      char *two_args[] = { "two_perl", SAY_HELLO };
  914.  
  915.      PERL_SYS_INIT3(&argc,&argv,&env);
  916.      one_perl = perl_alloc();
  917.      two_perl = perl_alloc();
  918.  
  919.      PERL_SET_CONTEXT(one_perl);
  920.      perl_construct(one_perl);
  921.      PERL_SET_CONTEXT(two_perl);
  922.      perl_construct(two_perl);
  923.  
  924.      PERL_SET_CONTEXT(one_perl);
  925.      perl_parse(one_perl, NULL, 3, one_args, (char **)NULL);
  926.      PERL_SET_CONTEXT(two_perl);
  927.      perl_parse(two_perl, NULL, 3, two_args, (char **)NULL);
  928.  
  929.      PERL_SET_CONTEXT(one_perl);
  930.      perl_run(one_perl);
  931.      PERL_SET_CONTEXT(two_perl);
  932.      perl_run(two_perl);
  933.  
  934.      PERL_SET_CONTEXT(one_perl);
  935.      perl_destruct(one_perl);
  936.      PERL_SET_CONTEXT(two_perl);
  937.      perl_destruct(two_perl);
  938.  
  939.      PERL_SET_CONTEXT(one_perl);
  940.      perl_free(one_perl);
  941.      PERL_SET_CONTEXT(two_perl);
  942.      perl_free(two_perl);
  943.      PERL_SYS_TERM();
  944.  }
  945.  
  946. Note the calls to PERL_SET_CONTEXT().  These are necessary to initialize
  947. the global state that tracks which interpreter is the "current" one on
  948. the particular process or thread that may be running it.  It should
  949. always be used if you have more than one interpreter and are making
  950. perl API calls on both interpreters in an interleaved fashion.
  951.  
  952. PERL_SET_CONTEXT(interp) should also be called whenever C<interp> is
  953. used by a thread that did not create it (using either perl_alloc(), or
  954. the more esoteric perl_clone()).
  955.  
  956. Compile as usual:
  957.  
  958.  % cc -o multiplicity multiplicity.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  959.  
  960. Run it, Run it:
  961.  
  962.  % multiplicity
  963.  Hi, I'm one_perl
  964.  Hi, I'm two_perl
  965.  
  966. =head2 Using Perl modules, which themselves use C libraries, from your C program
  967.  
  968. If you've played with the examples above and tried to embed a script
  969. that I<use()>s a Perl module (such as I<Socket>) which itself uses a C or C++ library,
  970. this probably happened:
  971.  
  972.  
  973.  Can't load module Socket, dynamic loading not available in this perl.
  974.   (You may need to build a new perl executable which either supports
  975.   dynamic loading or has the Socket module statically linked into it.)
  976.  
  977.  
  978. What's wrong?
  979.  
  980. Your interpreter doesn't know how to communicate with these extensions
  981. on its own.  A little glue will help.  Up until now you've been
  982. calling I<perl_parse()>, handing it NULL for the second argument:
  983.  
  984.  perl_parse(my_perl, NULL, argc, my_argv, NULL);
  985.  
  986. That's where the glue code can be inserted to create the initial contact between
  987. Perl and linked C/C++ routines.  Let's take a look some pieces of I<perlmain.c>
  988. to see how Perl does this:
  989.  
  990.  static void xs_init (pTHX);
  991.  
  992.  EXTERN_C void boot_DynaLoader (pTHX_ CV* cv);
  993.  EXTERN_C void boot_Socket (pTHX_ CV* cv);
  994.  
  995.  
  996.  EXTERN_C void
  997.  xs_init(pTHX)
  998.  {
  999.         char *file = __FILE__;
  1000.         /* DynaLoader is a special case */
  1001.         newXS("DynaLoader::boot_DynaLoader", boot_DynaLoader, file);
  1002.         newXS("Socket::bootstrap", boot_Socket, file);
  1003.  }
  1004.  
  1005. Simply put: for each extension linked with your Perl executable
  1006. (determined during its initial configuration on your
  1007. computer or when adding a new extension),
  1008. a Perl subroutine is created to incorporate the extension's
  1009. routines.  Normally, that subroutine is named
  1010. I<Module::bootstrap()> and is invoked when you say I<use Module>.  In
  1011. turn, this hooks into an XSUB, I<boot_Module>, which creates a Perl
  1012. counterpart for each of the extension's XSUBs.  Don't worry about this
  1013. part; leave that to the I<xsubpp> and extension authors.  If your
  1014. extension is dynamically loaded, DynaLoader creates I<Module::bootstrap()>
  1015. for you on the fly.  In fact, if you have a working DynaLoader then there
  1016. is rarely any need to link in any other extensions statically.
  1017.  
  1018.  
  1019. Once you have this code, slap it into the second argument of I<perl_parse()>:
  1020.  
  1021.  
  1022.  perl_parse(my_perl, xs_init, argc, my_argv, NULL);
  1023.  
  1024.  
  1025. Then compile:
  1026.  
  1027.  % cc -o interp interp.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts -e ldopts`
  1028.  
  1029.  % interp
  1030.    use Socket;
  1031.    use SomeDynamicallyLoadedModule;
  1032.  
  1033.    print "Now I can use extensions!\n"'
  1034.  
  1035. B<ExtUtils::Embed> can also automate writing the I<xs_init> glue code.
  1036.  
  1037.  % perl -MExtUtils::Embed -e xsinit -- -o perlxsi.c
  1038.  % cc -c perlxsi.c `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
  1039.  % cc -c interp.c  `perl -MExtUtils::Embed -e ccopts`
  1040.  % cc -o interp perlxsi.o interp.o `perl -MExtUtils::Embed -e ldopts`
  1041.  
  1042. Consult L<perlxs>, L<perlguts>, and L<perlapi> for more details.
  1043.  
  1044. =head1 Embedding Perl under Win32
  1045.  
  1046. In general, all of the source code shown here should work unmodified under
  1047. Windows.
  1048.  
  1049. However, there are some caveats about the command-line examples shown.
  1050. For starters, backticks won't work under the Win32 native command shell.
  1051. The ExtUtils::Embed kit on CPAN ships with a script called
  1052. B<genmake>, which generates a simple makefile to build a program from
  1053. a single C source file.  It can be used like this:
  1054.  
  1055.  C:\ExtUtils-Embed\eg> perl genmake interp.c
  1056.  C:\ExtUtils-Embed\eg> nmake
  1057.  C:\ExtUtils-Embed\eg> interp -e "print qq{I'm embedded in Win32!\n}"
  1058.  
  1059. You may wish to use a more robust environment such as the Microsoft
  1060. Developer Studio.  In this case, run this to generate perlxsi.c:
  1061.  
  1062.  perl -MExtUtils::Embed -e xsinit
  1063.  
  1064. Create a new project and Insert -> Files into Project: perlxsi.c,
  1065. perl.lib, and your own source files, e.g. interp.c.  Typically you'll
  1066. find perl.lib in B<C:\perl\lib\CORE>, if not, you should see the
  1067. B<CORE> directory relative to C<perl -V:archlib>.  The studio will
  1068. also need this path so it knows where to find Perl include files.
  1069. This path can be added via the Tools -> Options -> Directories menu.
  1070. Finally, select Build -> Build interp.exe and you're ready to go.
  1071.  
  1072. =head1 Hiding Perl_
  1073.  
  1074. If you completely hide the short forms forms of the Perl public API,
  1075. add -DPERL_NO_SHORT_NAMES to the compilation flags.  This means that
  1076. for example instead of writing
  1077.  
  1078.     warn("%d bottles of beer on the wall", bottlecount);
  1079.  
  1080. you will have to write the explicit full form
  1081.  
  1082.     Perl_warn(aTHX_ "%d bottles of beer on the wall", bottlecount);
  1083.  
  1084. (See L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT for the explanation
  1085. of the C<aTHX_>.> )  Hiding the short forms is very useful for avoiding
  1086. all sorts of nasty (C preprocessor or otherwise) conflicts with other
  1087. software packages (Perl defines about 2400 APIs with these short names,
  1088. take or leave few hundred, so there certainly is room for conflict.)
  1089.  
  1090. =head1 MORAL
  1091.  
  1092. You can sometimes I<write faster code> in C, but
  1093. you can always I<write code faster> in Perl.  Because you can use
  1094. each from the other, combine them as you wish.
  1095.  
  1096.  
  1097. =head1 AUTHOR
  1098.  
  1099. Jon Orwant <F<orwant@media.mit.edu>> and Doug MacEachern
  1100. <F<dougm@covalent.net>>, with small contributions from Tim Bunce, Tom
  1101. Christiansen, Guy Decoux, Hallvard Furuseth, Dov Grobgeld, and Ilya
  1102. Zakharevich.
  1103.  
  1104. Doug MacEachern has an article on embedding in Volume 1, Issue 4 of
  1105. The Perl Journal ( http://www.tpj.com/ ).  Doug is also the developer of the
  1106. most widely-used Perl embedding: the mod_perl system
  1107. (perl.apache.org), which embeds Perl in the Apache web server.
  1108. Oracle, Binary Evolution, ActiveState, and Ben Sugars's nsapi_perl
  1109. have used this model for Oracle, Netscape and Internet Information
  1110. Server Perl plugins.
  1111.  
  1112. July 22, 1998
  1113.  
  1114. =head1 COPYRIGHT
  1115.  
  1116. Copyright (C) 1995, 1996, 1997, 1998 Doug MacEachern and Jon Orwant.  All
  1117. Rights Reserved.
  1118.  
  1119. Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  1120. documentation provided the copyright notice and this permission notice are
  1121. preserved on all copies.
  1122.  
  1123. Permission is granted to copy and distribute modified versions of this
  1124. documentation under the conditions for verbatim copying, provided also
  1125. that they are marked clearly as modified versions, that the authors'
  1126. names and title are unchanged (though subtitles and additional
  1127. authors' names may be added), and that the entire resulting derived
  1128. work is distributed under the terms of a permission notice identical
  1129. to this one.
  1130.  
  1131. Permission is granted to copy and distribute translations of this
  1132. documentation into another language, under the above conditions for
  1133. modified versions.
  1134.