ext/POSIX/t/sigaction.t: Skip uid and pid tests on GNU/Hurd
[perl.git] / pod / perlhacktips.pod
1
2 =encoding utf8
3
4 =for comment
5 Consistent formatting of this file is achieved with:
6   perl ./Porting/podtidy pod/perlhacktips.pod
7
8 =head1 NAME
9
10 perlhacktips - Tips for Perl core C code hacking
11
12 =head1 DESCRIPTION
13
14 This document will help you learn the best way to go about hacking on
15 the Perl core C code.  It covers common problems, debugging, profiling,
16 and more.
17
18 If you haven't read L<perlhack> and L<perlhacktut> yet, you might want
19 to do that first.
20
21 =head1 COMMON PROBLEMS
22
23 Perl source plays by ANSI C89 rules: no C99 (or C++) extensions.  In
24 some cases we have to take pre-ANSI requirements into consideration.
25 You don't care about some particular platform having broken Perl? I
26 hear there is still a strong demand for J2EE programmers.
27
28 =head2 Perl environment problems
29
30 =over 4
31
32 =item *
33
34 Not compiling with threading
35
36 Compiling with threading (-Duseithreads) completely rewrites the
37 function prototypes of Perl.  You better try your changes with that.
38 Related to this is the difference between "Perl_-less" and "Perl_-ly"
39 APIs, for example:
40
41   Perl_sv_setiv(aTHX_ ...);
42   sv_setiv(...);
43
44 The first one explicitly passes in the context, which is needed for
45 e.g. threaded builds.  The second one does that implicitly; do not get
46 them mixed.  If you are not passing in a aTHX_, you will need to do a
47 dTHX (or a dVAR) as the first thing in the function.
48
49 See L<perlguts/"How multiple interpreters and concurrency are
50 supported"> for further discussion about context.
51
52 =item *
53
54 Not compiling with -DDEBUGGING
55
56 The DEBUGGING define exposes more code to the compiler, therefore more
57 ways for things to go wrong.  You should try it.
58
59 =item *
60
61 Introducing (non-read-only) globals
62
63 Do not introduce any modifiable globals, truly global or file static.
64 They are bad form and complicate multithreading and other forms of
65 concurrency.  The right way is to introduce them as new interpreter
66 variables, see F<intrpvar.h> (at the very end for binary
67 compatibility).
68
69 Introducing read-only (const) globals is okay, as long as you verify
70 with e.g. C<nm libperl.a|egrep -v ' [TURtr] '> (if your C<nm> has
71 BSD-style output) that the data you added really is read-only.  (If it
72 is, it shouldn't show up in the output of that command.)
73
74 If you want to have static strings, make them constant:
75
76   static const char etc[] = "...";
77
78 If you want to have arrays of constant strings, note carefully the
79 right combination of C<const>s:
80
81     static const char * const yippee[] =
82         {"hi", "ho", "silver"};
83
84 There is a way to completely hide any modifiable globals (they are all
85 moved to heap), the compilation setting
86 C<-DPERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE>.  It is not normally used, but can be
87 used for testing, read more about it in L<perlguts/"Background and
88 PERL_IMPLICIT_CONTEXT">.
89
90 =item *
91
92 Not exporting your new function
93
94 Some platforms (Win32, AIX, VMS, OS/2, to name a few) require any
95 function that is part of the public API (the shared Perl library) to be
96 explicitly marked as exported.  See the discussion about F<embed.pl> in
97 L<perlguts>.
98
99 =item *
100
101 Exporting your new function
102
103 The new shiny result of either genuine new functionality or your
104 arduous refactoring is now ready and correctly exported.  So what could
105 possibly go wrong?
106
107 Maybe simply that your function did not need to be exported in the
108 first place.  Perl has a long and not so glorious history of exporting
109 functions that it should not have.
110
111 If the function is used only inside one source code file, make it
112 static.  See the discussion about F<embed.pl> in L<perlguts>.
113
114 If the function is used across several files, but intended only for
115 Perl's internal use (and this should be the common case), do not export
116 it to the public API.  See the discussion about F<embed.pl> in
117 L<perlguts>.
118
119 =back
120
121 =head2 Portability problems
122
123 The following are common causes of compilation and/or execution
124 failures, not common to Perl as such.  The C FAQ is good bedtime
125 reading.  Please test your changes with as many C compilers and
126 platforms as possible; we will, anyway, and it's nice to save oneself
127 from public embarrassment.
128
129 If using gcc, you can add the C<-std=c89> option which will hopefully
130 catch most of these unportabilities.  (However it might also catch
131 incompatibilities in your system's header files.)
132
133 Use the Configure C<-Dgccansipedantic> flag to enable the gcc C<-ansi
134 -pedantic> flags which enforce stricter ANSI rules.
135
136 If using the C<gcc -Wall> note that not all the possible warnings (like
137 C<-Wunitialized>) are given unless you also compile with C<-O>.
138
139 Note that if using gcc, starting from Perl 5.9.5 the Perl core source
140 code files (the ones at the top level of the source code distribution,
141 but not e.g. the extensions under ext/) are automatically compiled with
142 as many as possible of the C<-std=c89>, C<-ansi>, C<-pedantic>, and a
143 selection of C<-W> flags (see cflags.SH).
144
145 Also study L<perlport> carefully to avoid any bad assumptions about the
146 operating system, filesystems, character set, and so forth.
147
148 You may once in a while try a "make microperl" to see whether we can
149 still compile Perl with just the bare minimum of interfaces.  (See
150 README.micro.)
151
152 Do not assume an operating system indicates a certain compiler.
153
154 =over 4
155
156 =item *
157
158 Casting pointers to integers or casting integers to pointers
159
160     void castaway(U8* p)
161     {
162       IV i = p;
163
164 or
165
166     void castaway(U8* p)
167     {
168       IV i = (IV)p;
169
170 Both are bad, and broken, and unportable.  Use the PTR2IV() macro that
171 does it right.  (Likewise, there are PTR2UV(), PTR2NV(), INT2PTR(), and
172 NUM2PTR().)
173
174 =item *
175
176 Casting between function pointers and data pointers
177
178 Technically speaking casting between function pointers and data
179 pointers is unportable and undefined, but practically speaking it seems
180 to work, but you should use the FPTR2DPTR() and DPTR2FPTR() macros.
181 Sometimes you can also play games with unions.
182
183 =item *
184
185 Assuming sizeof(int) == sizeof(long)
186
187 There are platforms where longs are 64 bits, and platforms where ints
188 are 64 bits, and while we are out to shock you, even platforms where
189 shorts are 64 bits.  This is all legal according to the C standard.  (In
190 other words, "long long" is not a portable way to specify 64 bits, and
191 "long long" is not even guaranteed to be any wider than "long".)
192
193 Instead, use the definitions IV, UV, IVSIZE, I32SIZE, and so forth.
194 Avoid things like I32 because they are B<not> guaranteed to be
195 I<exactly> 32 bits, they are I<at least> 32 bits, nor are they
196 guaranteed to be B<int> or B<long>.  If you really explicitly need
197 64-bit variables, use I64 and U64, but only if guarded by HAS_QUAD.
198
199 =item *
200
201 Assuming one can dereference any type of pointer for any type of data
202
203   char *p = ...;
204   long pony = *(long *)p;    /* BAD */
205
206 Many platforms, quite rightly so, will give you a core dump instead of
207 a pony if the p happens not to be correctly aligned.
208
209 =item *
210
211 Lvalue casts
212
213   (int)*p = ...;    /* BAD */
214
215 Simply not portable.  Get your lvalue to be of the right type, or maybe
216 use temporary variables, or dirty tricks with unions.
217
218 =item *
219
220 Assume B<anything> about structs (especially the ones you don't
221 control, like the ones coming from the system headers)
222
223 =over 8
224
225 =item *
226
227 That a certain field exists in a struct
228
229 =item *
230
231 That no other fields exist besides the ones you know of
232
233 =item *
234
235 That a field is of certain signedness, sizeof, or type
236
237 =item *
238
239 That the fields are in a certain order
240
241 =over 8
242
243 =item *
244
245 While C guarantees the ordering specified in the struct definition,
246 between different platforms the definitions might differ
247
248 =back
249
250 =item *
251
252 That the sizeof(struct) or the alignments are the same everywhere
253
254 =over 8
255
256 =item *
257
258 There might be padding bytes between the fields to align the fields -
259 the bytes can be anything
260
261 =item *
262
263 Structs are required to be aligned to the maximum alignment required by
264 the fields - which for native types is for usually equivalent to
265 sizeof() of the field
266
267 =back
268
269 =back
270
271 =item *
272
273 Assuming the character set is ASCIIish
274
275 Perl can compile and run under EBCDIC platforms.  See L<perlebcdic>.
276 This is transparent for the most part, but because the character sets
277 differ, you shouldn't use numeric (decimal, octal, nor hex) constants
278 to refer to characters.  You can safely say C<'A'>, but not C<0x41>.
279 You can safely say C<'\n'>, but not C<\012>.  However, you can use
280 macros defined in F<utf8.h> to specify any code point portably.
281 C<LATIN1_TO_NATIVE(0xDF)> is going to be the code point that means
282 LATIN SMALL LETTER SHARP S on whatever platform you are running on (on
283 ASCII platforms it compiles without adding any extra code, so there is
284 zero performance hit on those).  The acceptable inputs to
285 C<LATIN1_TO_NATIVE> are from C<0x00> through C<0xFF>.  If your input
286 isn't guaranteed to be in that range, use C<UNICODE_TO_NATIVE> instead.
287 C<NATIVE_TO_LATIN1> and C<NATIVE_TO_UNICODE> translate the opposite
288 direction.
289
290 If you need the string representation of a character that doesn't have a
291 mnemonic name in C, you should add it to the list in
292 F<regen/unicode_constants.pl>, and have Perl create C<#define>'s for you,
293 based on the current platform.
294
295 Note that the C<isI<FOO>> and C<toI<FOO>> macros in F<handy.h> work
296 properly on native code points and strings.
297
298 Also, the range 'A' - 'Z' in ASCII is an unbroken sequence of 26 upper
299 case alphabetic characters.  That is not true in EBCDIC.  Nor for 'a' to
300 'z'.  But '0' - '9' is an unbroken range in both systems.  Don't assume
301 anything about other ranges.  (Note that special handling of ranges in
302 regular expression patterns and transliterations makes it appear to Perl
303 code that the aforementioned ranges are all unbroken.)
304
305 Many of the comments in the existing code ignore the possibility of
306 EBCDIC, and may be wrong therefore, even if the code works.  This is
307 actually a tribute to the successful transparent insertion of being
308 able to handle EBCDIC without having to change pre-existing code.
309
310 UTF-8 and UTF-EBCDIC are two different encodings used to represent
311 Unicode code points as sequences of bytes.  Macros  with the same names
312 (but different definitions) in F<utf8.h> and F<utfebcdic.h> are used to
313 allow the calling code to think that there is only one such encoding.
314 This is almost always referred to as C<utf8>, but it means the EBCDIC
315 version as well.  Again, comments in the code may well be wrong even if
316 the code itself is right.  For example, the concept of UTF-8 C<invariant
317 characters> differs between ASCII and EBCDIC.  On ASCII platforms, only
318 characters that do not have the high-order bit set (i.e.  whose ordinals
319 are strict ASCII, 0 - 127) are invariant, and the documentation and
320 comments in the code may assume that, often referring to something
321 like, say, C<hibit>.  The situation differs and is not so simple on
322 EBCDIC machines, but as long as the code itself uses the
323 C<NATIVE_IS_INVARIANT()> macro appropriately, it works, even if the
324 comments are wrong.
325
326 As noted in L<perlhack/TESTING>, when writing test scripts, the file
327 F<t/charset_tools.pl> contains some helpful functions for writing tests
328 valid on both ASCII and EBCDIC platforms.  Sometimes, though, a test
329 can't use a function and it's inconvenient to have different test
330 versions depending on the platform.  There are 20 code points that are
331 the same in all 4 character sets currently recognized by Perl (the 3
332 EBCDIC code pages plus ISO 8859-1 (ASCII/Latin1)).  These can be used in
333 such tests, though there is a small possibility that Perl will become
334 available in yet another character set, breaking your test.  All but one
335 of these code points are C0 control characters.  The most significant
336 controls that are the same are C<\0>, C<\r>, and C<\N{VT}> (also
337 specifiable as C<\cK>, C<\x0B>, C<\N{U+0B}>, or C<\013>).  The single
338 non-control is U+00B6 PILCROW SIGN.  The controls that are the same have
339 the same bit pattern in all 4 character sets, regardless of the UTF8ness
340 of the string containing them.  The bit pattern for U+B6 is the same in
341 all 4 for non-UTF8 strings, but differs in each when its containing
342 string is UTF-8 encoded.  The only other code points that have some sort
343 of sameness across all 4 character sets are the pair 0xDC and 0xFC.
344 Together these represent upper- and lowercase LATIN LETTER U WITH
345 DIAERESIS, but which is upper and which is lower may be reversed: 0xDC
346 is the capital in Latin1 and 0xFC is the small letter, while 0xFC is the
347 capital in EBCDIC and 0xDC is the small one.  This factoid may be
348 exploited in writing case insensitive tests that are the same across all
349 4 character sets.
350
351 =item *
352
353 Assuming the character set is just ASCII
354
355 ASCII is a 7 bit encoding, but bytes have 8 bits in them.  The 128 extra
356 characters have different meanings depending on the locale.  Absent a
357 locale, currently these extra characters are generally considered to be
358 unassigned, and this has presented some problems.  This has being
359 changed starting in 5.12 so that these characters can be considered to
360 be Latin-1 (ISO-8859-1).
361
362 =item *
363
364 Mixing #define and #ifdef
365
366   #define BURGLE(x) ... \
367   #ifdef BURGLE_OLD_STYLE        /* BAD */
368   ... do it the old way ... \
369   #else
370   ... do it the new way ... \
371   #endif
372
373 You cannot portably "stack" cpp directives.  For example in the above
374 you need two separate BURGLE() #defines, one for each #ifdef branch.
375
376 =item *
377
378 Adding non-comment stuff after #endif or #else
379
380   #ifdef SNOSH
381   ...
382   #else !SNOSH    /* BAD */
383   ...
384   #endif SNOSH    /* BAD */
385
386 The #endif and #else cannot portably have anything non-comment after
387 them.  If you want to document what is going (which is a good idea
388 especially if the branches are long), use (C) comments:
389
390   #ifdef SNOSH
391   ...
392   #else /* !SNOSH */
393   ...
394   #endif /* SNOSH */
395
396 The gcc option C<-Wendif-labels> warns about the bad variant (by
397 default on starting from Perl 5.9.4).
398
399 =item *
400
401 Having a comma after the last element of an enum list
402
403   enum color {
404     CERULEAN,
405     CHARTREUSE,
406     CINNABAR,     /* BAD */
407   };
408
409 is not portable.  Leave out the last comma.
410
411 Also note that whether enums are implicitly morphable to ints varies
412 between compilers, you might need to (int).
413
414 =item *
415
416 Using //-comments
417
418   // This function bamfoodles the zorklator.   /* BAD */
419
420 That is C99 or C++.  Perl is C89.  Using the //-comments is silently
421 allowed by many C compilers but cranking up the ANSI C89 strictness
422 (which we like to do) causes the compilation to fail.
423
424 =item *
425
426 Mixing declarations and code
427
428   void zorklator()
429   {
430     int n = 3;
431     set_zorkmids(n);    /* BAD */
432     int q = 4;
433
434 That is C99 or C++.  Some C compilers allow that, but you shouldn't.
435
436 The gcc option C<-Wdeclaration-after-statements> scans for such
437 problems (by default on starting from Perl 5.9.4).
438
439 =item *
440
441 Introducing variables inside for()
442
443   for(int i = ...; ...; ...) {    /* BAD */
444
445 That is C99 or C++.  While it would indeed be awfully nice to have that
446 also in C89, to limit the scope of the loop variable, alas, we cannot.
447
448 =item *
449
450 Mixing signed char pointers with unsigned char pointers
451
452   int foo(char *s) { ... }
453   ...
454   unsigned char *t = ...; /* Or U8* t = ... */
455   foo(t);   /* BAD */
456
457 While this is legal practice, it is certainly dubious, and downright
458 fatal in at least one platform: for example VMS cc considers this a
459 fatal error.  One cause for people often making this mistake is that a
460 "naked char" and therefore dereferencing a "naked char pointer" have an
461 undefined signedness: it depends on the compiler and the flags of the
462 compiler and the underlying platform whether the result is signed or
463 unsigned.  For this very same reason using a 'char' as an array index is
464 bad.
465
466 =item *
467
468 Macros that have string constants and their arguments as substrings of
469 the string constants
470
471   #define FOO(n) printf("number = %d\n", n)    /* BAD */
472   FOO(10);
473
474 Pre-ANSI semantics for that was equivalent to
475
476   printf("10umber = %d\10");
477
478 which is probably not what you were expecting.  Unfortunately at least
479 one reasonably common and modern C compiler does "real backward
480 compatibility" here, in AIX that is what still happens even though the
481 rest of the AIX compiler is very happily C89.
482
483 =item *
484
485 Using printf formats for non-basic C types
486
487    IV i = ...;
488    printf("i = %d\n", i);    /* BAD */
489
490 While this might by accident work in some platform (where IV happens to
491 be an C<int>), in general it cannot.  IV might be something larger.  Even
492 worse the situation is with more specific types (defined by Perl's
493 configuration step in F<config.h>):
494
495    Uid_t who = ...;
496    printf("who = %d\n", who);    /* BAD */
497
498 The problem here is that Uid_t might be not only not C<int>-wide but it
499 might also be unsigned, in which case large uids would be printed as
500 negative values.
501
502 There is no simple solution to this because of printf()'s limited
503 intelligence, but for many types the right format is available as with
504 either 'f' or '_f' suffix, for example:
505
506    IVdf /* IV in decimal */
507    UVxf /* UV is hexadecimal */
508
509    printf("i = %"IVdf"\n", i); /* The IVdf is a string constant. */
510
511    Uid_t_f /* Uid_t in decimal */
512
513    printf("who = %"Uid_t_f"\n", who);
514
515 Or you can try casting to a "wide enough" type:
516
517    printf("i = %"IVdf"\n", (IV)something_very_small_and_signed);
518
519 Also remember that the C<%p> format really does require a void pointer:
520
521    U8* p = ...;
522    printf("p = %p\n", (void*)p);
523
524 The gcc option C<-Wformat> scans for such problems.
525
526 =item *
527
528 Blindly using variadic macros
529
530 gcc has had them for a while with its own syntax, and C99 brought them
531 with a standardized syntax.  Don't use the former, and use the latter
532 only if the HAS_C99_VARIADIC_MACROS is defined.
533
534 =item *
535
536 Blindly passing va_list
537
538 Not all platforms support passing va_list to further varargs (stdarg)
539 functions.  The right thing to do is to copy the va_list using the
540 Perl_va_copy() if the NEED_VA_COPY is defined.
541
542 =item *
543
544 Using gcc statement expressions
545
546    val = ({...;...;...});    /* BAD */
547
548 While a nice extension, it's not portable.  The Perl code does
549 admittedly use them if available to gain some extra speed (essentially
550 as a funky form of inlining), but you shouldn't.
551
552 =item *
553
554 Binding together several statements in a macro
555
556 Use the macros STMT_START and STMT_END.
557
558    STMT_START {
559       ...
560    } STMT_END
561
562 =item *
563
564 Testing for operating systems or versions when should be testing for
565 features
566
567   #ifdef __FOONIX__    /* BAD */
568   foo = quux();
569   #endif
570
571 Unless you know with 100% certainty that quux() is only ever available
572 for the "Foonix" operating system B<and> that is available B<and>
573 correctly working for B<all> past, present, B<and> future versions of
574 "Foonix", the above is very wrong.  This is more correct (though still
575 not perfect, because the below is a compile-time check):
576
577   #ifdef HAS_QUUX
578   foo = quux();
579   #endif
580
581 How does the HAS_QUUX become defined where it needs to be?  Well, if
582 Foonix happens to be Unixy enough to be able to run the Configure
583 script, and Configure has been taught about detecting and testing
584 quux(), the HAS_QUUX will be correctly defined.  In other platforms, the
585 corresponding configuration step will hopefully do the same.
586
587 In a pinch, if you cannot wait for Configure to be educated, or if you
588 have a good hunch of where quux() might be available, you can
589 temporarily try the following:
590
591   #if (defined(__FOONIX__) || defined(__BARNIX__))
592   # define HAS_QUUX
593   #endif
594
595   ...
596
597   #ifdef HAS_QUUX
598   foo = quux();
599   #endif
600
601 But in any case, try to keep the features and operating systems
602 separate.
603
604 A good resource on the predefined macros for various operating
605 systems, compilers, and so forth is
606 L<http://sourceforge.net/p/predef/wiki/Home/>
607
608 =item *
609
610 Assuming the contents of static memory pointed to by the return values
611 of Perl wrappers for C library functions doesn't change.  Many C library
612 functions return pointers to static storage that can be overwritten by
613 subsequent calls to the same or related functions.  Perl has
614 light-weight wrappers for some of these functions, and which don't make
615 copies of the static memory.  A good example is the interface to the
616 environment variables that are in effect for the program.  Perl has
617 C<PerlEnv_getenv> to get values from the environment.  But the return is
618 a pointer to static memory in the C library.  If you are using the value
619 to immediately test for something, that's fine, but if you save the
620 value and expect it to be unchanged by later processing, you would be
621 wrong, but perhaps you wouldn't know it because different C library
622 implementations behave differently, and the one on the platform you're
623 testing on might work for your situation.  But on some platforms, a
624 subsequent call to C<PerlEnv_getenv> or related function WILL overwrite
625 the memory that your first call points to.  This has led to some
626 hard-to-debug problems.  Do a L<perlapi/savepv> to make a copy, thus
627 avoiding these problems.  You will have to free the copy when you're
628 done to avoid memory leaks.  If you don't have control over when it gets
629 freed, you'll need to make the copy in a mortal scalar, like so:
630
631  if ((s = PerlEnv_getenv("foo") == NULL) {
632     ... /* handle NULL case */
633  }
634  else {
635      s = SvPVX(sv_2mortal(newSVpv(s, 0)));
636  }
637
638 The above example works only if C<"s"> is C<NUL>-terminated; otherwise
639 you have to pass its length to C<newSVpv>.
640
641 =back
642
643 =head2 Problematic System Interfaces
644
645 =over 4
646
647 =item *
648
649 malloc(0), realloc(0), calloc(0, 0) are non-portable.  To be portable
650 allocate at least one byte.  (In general you should rarely need to work
651 at this low level, but instead use the various malloc wrappers.)
652
653 =item *
654
655 snprintf() - the return type is unportable.  Use my_snprintf() instead.
656
657 =back
658
659 =head2 Security problems
660
661 Last but not least, here are various tips for safer coding.
662 See also L<perlclib> for libc/stdio replacements one should use.
663
664 =over 4
665
666 =item *
667
668 Do not use gets()
669
670 Or we will publicly ridicule you.  Seriously.
671
672 =item *
673
674 Do not use tmpfile()
675
676 Use mkstemp() instead.
677
678 =item *
679
680 Do not use strcpy() or strcat() or strncpy() or strncat()
681
682 Use my_strlcpy() and my_strlcat() instead: they either use the native
683 implementation, or Perl's own implementation (borrowed from the public
684 domain implementation of INN).
685
686 =item *
687
688 Do not use sprintf() or vsprintf()
689
690 If you really want just plain byte strings, use my_snprintf() and
691 my_vsnprintf() instead, which will try to use snprintf() and
692 vsnprintf() if those safer APIs are available.  If you want something
693 fancier than a plain byte string, use
694 L<C<Perl_form>()|perlapi/form> or SVs and
695 L<C<Perl_sv_catpvf()>|perlapi/sv_catpvf>.
696
697 Note that glibc C<printf()>, C<sprintf()>, etc. are buggy before glibc
698 version 2.17.  They won't allow a C<%.s> format with a precision to
699 create a string that isn't valid UTF-8 if the current underlying locale
700 of the program is UTF-8.  What happens is that the C<%s> and its operand are
701 simply skipped without any notice.
702 L<https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=6530>.
703
704 =item *
705
706 Do not use atoi()
707
708 Use grok_atoUV() instead.  atoi() has ill-defined behavior on overflows,
709 and cannot be used for incremental parsing.  It is also affected by locale,
710 which is bad.
711
712 =item *
713
714 Do not use strtol() or strtoul()
715
716 Use grok_atoUV() instead.  strtol() or strtoul() (or their IV/UV-friendly
717 macro disguises, Strtol() and Strtoul(), or Atol() and Atoul() are
718 affected by locale, which is bad.
719
720 =back
721
722 =head1 DEBUGGING
723
724 You can compile a special debugging version of Perl, which allows you
725 to use the C<-D> option of Perl to tell more about what Perl is doing.
726 But sometimes there is no alternative than to dive in with a debugger,
727 either to see the stack trace of a core dump (very useful in a bug
728 report), or trying to figure out what went wrong before the core dump
729 happened, or how did we end up having wrong or unexpected results.
730
731 =head2 Poking at Perl
732
733 To really poke around with Perl, you'll probably want to build Perl for
734 debugging, like this:
735
736     ./Configure -d -D optimize=-g
737     make
738
739 C<-g> is a flag to the C compiler to have it produce debugging
740 information which will allow us to step through a running program, and
741 to see in which C function we are at (without the debugging information
742 we might see only the numerical addresses of the functions, which is
743 not very helpful).
744
745 F<Configure> will also turn on the C<DEBUGGING> compilation symbol
746 which enables all the internal debugging code in Perl.  There are a
747 whole bunch of things you can debug with this: L<perlrun> lists them
748 all, and the best way to find out about them is to play about with
749 them.  The most useful options are probably
750
751     l  Context (loop) stack processing
752     t  Trace execution
753     o  Method and overloading resolution
754     c  String/numeric conversions
755
756 Some of the functionality of the debugging code can be achieved using
757 XS modules.
758
759     -Dr => use re 'debug'
760     -Dx => use O 'Debug'
761
762 =head2 Using a source-level debugger
763
764 If the debugging output of C<-D> doesn't help you, it's time to step
765 through perl's execution with a source-level debugger.
766
767 =over 3
768
769 =item *
770
771 We'll use C<gdb> for our examples here; the principles will apply to
772 any debugger (many vendors call their debugger C<dbx>), but check the
773 manual of the one you're using.
774
775 =back
776
777 To fire up the debugger, type
778
779     gdb ./perl
780
781 Or if you have a core dump:
782
783     gdb ./perl core
784
785 You'll want to do that in your Perl source tree so the debugger can
786 read the source code.  You should see the copyright message, followed by
787 the prompt.
788
789     (gdb)
790
791 C<help> will get you into the documentation, but here are the most
792 useful commands:
793
794 =over 3
795
796 =item * run [args]
797
798 Run the program with the given arguments.
799
800 =item * break function_name
801
802 =item * break source.c:xxx
803
804 Tells the debugger that we'll want to pause execution when we reach
805 either the named function (but see L<perlguts/Internal Functions>!) or
806 the given line in the named source file.
807
808 =item * step
809
810 Steps through the program a line at a time.
811
812 =item * next
813
814 Steps through the program a line at a time, without descending into
815 functions.
816
817 =item * continue
818
819 Run until the next breakpoint.
820
821 =item * finish
822
823 Run until the end of the current function, then stop again.
824
825 =item * 'enter'
826
827 Just pressing Enter will do the most recent operation again - it's a
828 blessing when stepping through miles of source code.
829
830 =item * ptype
831
832 Prints the C definition of the argument given.
833
834   (gdb) ptype PL_op
835   type = struct op {
836       OP *op_next;
837       OP *op_sibparent;
838       OP *(*op_ppaddr)(void);
839       PADOFFSET op_targ;
840       unsigned int op_type : 9;
841       unsigned int op_opt : 1;
842       unsigned int op_slabbed : 1;
843       unsigned int op_savefree : 1;
844       unsigned int op_static : 1;
845       unsigned int op_folded : 1;
846       unsigned int op_spare : 2;
847       U8 op_flags;
848       U8 op_private;
849   } *
850
851 =item * print
852
853 Execute the given C code and print its results.  B<WARNING>: Perl makes
854 heavy use of macros, and F<gdb> does not necessarily support macros
855 (see later L</"gdb macro support">).  You'll have to substitute them
856 yourself, or to invoke cpp on the source code files (see L</"The .i
857 Targets">) So, for instance, you can't say
858
859     print SvPV_nolen(sv)
860
861 but you have to say
862
863     print Perl_sv_2pv_nolen(sv)
864
865 =back
866
867 You may find it helpful to have a "macro dictionary", which you can
868 produce by saying C<cpp -dM perl.c | sort>.  Even then, F<cpp> won't
869 recursively apply those macros for you.
870
871 =head2 gdb macro support
872
873 Recent versions of F<gdb> have fairly good macro support, but in order
874 to use it you'll need to compile perl with macro definitions included
875 in the debugging information.  Using F<gcc> version 3.1, this means
876 configuring with C<-Doptimize=-g3>.  Other compilers might use a
877 different switch (if they support debugging macros at all).
878
879 =head2 Dumping Perl Data Structures
880
881 One way to get around this macro hell is to use the dumping functions
882 in F<dump.c>; these work a little like an internal
883 L<Devel::Peek|Devel::Peek>, but they also cover OPs and other
884 structures that you can't get at from Perl.  Let's take an example.
885 We'll use the C<$a = $b + $c> we used before, but give it a bit of
886 context: C<$b = "6XXXX"; $c = 2.3;>.  Where's a good place to stop and
887 poke around?
888
889 What about C<pp_add>, the function we examined earlier to implement the
890 C<+> operator:
891
892     (gdb) break Perl_pp_add
893     Breakpoint 1 at 0x46249f: file pp_hot.c, line 309.
894
895 Notice we use C<Perl_pp_add> and not C<pp_add> - see
896 L<perlguts/Internal Functions>.  With the breakpoint in place, we can
897 run our program:
898
899     (gdb) run -e '$b = "6XXXX"; $c = 2.3; $a = $b + $c'
900
901 Lots of junk will go past as gdb reads in the relevant source files and
902 libraries, and then:
903
904     Breakpoint 1, Perl_pp_add () at pp_hot.c:309
905     309         dSP; dATARGET; tryAMAGICbin(add,opASSIGN);
906     (gdb) step
907     311           dPOPTOPnnrl_ul;
908     (gdb)
909
910 We looked at this bit of code before, and we said that
911 C<dPOPTOPnnrl_ul> arranges for two C<NV>s to be placed into C<left> and
912 C<right> - let's slightly expand it:
913
914  #define dPOPTOPnnrl_ul  NV right = POPn; \
915                          SV *leftsv = TOPs; \
916                          NV left = USE_LEFT(leftsv) ? SvNV(leftsv) : 0.0
917
918 C<POPn> takes the SV from the top of the stack and obtains its NV
919 either directly (if C<SvNOK> is set) or by calling the C<sv_2nv>
920 function.  C<TOPs> takes the next SV from the top of the stack - yes,
921 C<POPn> uses C<TOPs> - but doesn't remove it.  We then use C<SvNV> to
922 get the NV from C<leftsv> in the same way as before - yes, C<POPn> uses
923 C<SvNV>.
924
925 Since we don't have an NV for C<$b>, we'll have to use C<sv_2nv> to
926 convert it.  If we step again, we'll find ourselves there:
927
928     (gdb) step
929     Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1669
930     1669        if (!sv)
931     (gdb)
932
933 We can now use C<Perl_sv_dump> to investigate the SV:
934
935     (gdb) print Perl_sv_dump(sv)
936     SV = PV(0xa057cc0) at 0xa0675d0
937     REFCNT = 1
938     FLAGS = (POK,pPOK)
939     PV = 0xa06a510 "6XXXX"\0
940     CUR = 5
941     LEN = 6
942     $1 = void
943
944 We know we're going to get C<6> from this, so let's finish the
945 subroutine:
946
947     (gdb) finish
948     Run till exit from #0  Perl_sv_2nv (sv=0xa0675d0) at sv.c:1671
949     0x462669 in Perl_pp_add () at pp_hot.c:311
950     311           dPOPTOPnnrl_ul;
951
952 We can also dump out this op: the current op is always stored in
953 C<PL_op>, and we can dump it with C<Perl_op_dump>.  This'll give us
954 similar output to L<B::Debug|B::Debug>.
955
956     (gdb) print Perl_op_dump(PL_op)
957     {
958     13  TYPE = add  ===> 14
959         TARG = 1
960         FLAGS = (SCALAR,KIDS)
961         {
962             TYPE = null  ===> (12)
963               (was rv2sv)
964             FLAGS = (SCALAR,KIDS)
965             {
966     11          TYPE = gvsv  ===> 12
967                 FLAGS = (SCALAR)
968                 GV = main::b
969             }
970         }
971
972 # finish this later #
973
974 =head2 Using gdb to look at specific parts of a program
975
976 With the example above, you knew to look for C<Perl_pp_add>, but what if
977 there were multiple calls to it all over the place, or you didn't know what
978 the op was you were looking for?
979
980 One way to do this is to inject a rare call somewhere near what you're looking
981 for.  For example, you could add C<study> before your method:
982
983     study;
984
985 And in gdb do:
986
987     (gdb) break Perl_pp_study
988
989 And then step until you hit what you're
990 looking for.  This works well in a loop
991 if you want to only break at certain iterations:
992
993     for my $c (1..100) {
994         study if $c == 50;
995     }
996
997 =head2 Using gdb to look at what the parser/lexer are doing
998
999 If you want to see what perl is doing when parsing/lexing your code, you can
1000 use C<BEGIN {}>:
1001
1002     print "Before\n";
1003     BEGIN { study; }
1004     print "After\n";
1005
1006 And in gdb:
1007
1008     (gdb) break Perl_pp_study
1009
1010 If you want to see what the parser/lexer is doing inside of C<if> blocks and
1011 the like you need to be a little trickier:
1012
1013     if ($a && $b && do { BEGIN { study } 1 } && $c) { ... }
1014
1015 =head1 SOURCE CODE STATIC ANALYSIS
1016
1017 Various tools exist for analysing C source code B<statically>, as
1018 opposed to B<dynamically>, that is, without executing the code.  It is
1019 possible to detect resource leaks, undefined behaviour, type
1020 mismatches, portability problems, code paths that would cause illegal
1021 memory accesses, and other similar problems by just parsing the C code
1022 and looking at the resulting graph, what does it tell about the
1023 execution and data flows.  As a matter of fact, this is exactly how C
1024 compilers know to give warnings about dubious code.
1025
1026 =head2 lint, splint
1027
1028 The good old C code quality inspector, C<lint>, is available in several
1029 platforms, but please be aware that there are several different
1030 implementations of it by different vendors, which means that the flags
1031 are not identical across different platforms.
1032
1033 There is a lint variant called C<splint> (Secure Programming Lint)
1034 available from http://www.splint.org/ that should compile on any
1035 Unix-like platform.
1036
1037 There are C<lint> and <splint> targets in Makefile, but you may have to
1038 diddle with the flags (see above).
1039
1040 =head2 Coverity
1041
1042 Coverity (http://www.coverity.com/) is a product similar to lint and as
1043 a testbed for their product they periodically check several open source
1044 projects, and they give out accounts to open source developers to the
1045 defect databases.
1046
1047 There is Coverity setup for the perl5 project:
1048 L<https://scan.coverity.com/projects/perl5>
1049
1050 =head2 HP-UX cadvise (Code Advisor)
1051
1052 HP has a C/C++ static analyzer product for HP-UX caller Code Advisor.
1053 (Link not given here because the URL is horribly long and seems horribly
1054 unstable; use the search engine of your choice to find it.)  The use of
1055 the C<cadvise_cc> recipe with C<Configure ... -Dcc=./cadvise_cc>
1056 (see cadvise "User Guide") is recommended; as is the use of C<+wall>.
1057
1058 =head2 cpd (cut-and-paste detector)
1059
1060 The cpd tool detects cut-and-paste coding.  If one instance of the
1061 cut-and-pasted code changes, all the other spots should probably be
1062 changed, too.  Therefore such code should probably be turned into a
1063 subroutine or a macro.
1064
1065 cpd (http://pmd.sourceforge.net/cpd.html) is part of the pmd project
1066 (http://pmd.sourceforge.net/).  pmd was originally written for static
1067 analysis of Java code, but later the cpd part of it was extended to
1068 parse also C and C++.
1069
1070 Download the pmd-bin-X.Y.zip () from the SourceForge site, extract the
1071 pmd-X.Y.jar from it, and then run that on source code thusly:
1072
1073   java -cp pmd-X.Y.jar net.sourceforge.pmd.cpd.CPD \
1074    --minimum-tokens 100 --files /some/where/src --language c > cpd.txt
1075
1076 You may run into memory limits, in which case you should use the -Xmx
1077 option:
1078
1079   java -Xmx512M ...
1080
1081 =head2 gcc warnings
1082
1083 Though much can be written about the inconsistency and coverage
1084 problems of gcc warnings (like C<-Wall> not meaning "all the warnings",
1085 or some common portability problems not being covered by C<-Wall>, or
1086 C<-ansi> and C<-pedantic> both being a poorly defined collection of
1087 warnings, and so forth), gcc is still a useful tool in keeping our
1088 coding nose clean.
1089
1090 The C<-Wall> is by default on.
1091
1092 The C<-ansi> (and its sidekick, C<-pedantic>) would be nice to be on
1093 always, but unfortunately they are not safe on all platforms, they can
1094 for example cause fatal conflicts with the system headers (Solaris
1095 being a prime example).  If Configure C<-Dgccansipedantic> is used, the
1096 C<cflags> frontend selects C<-ansi -pedantic> for the platforms where
1097 they are known to be safe.
1098
1099 Starting from Perl 5.9.4 the following extra flags are added:
1100
1101 =over 4
1102
1103 =item *
1104
1105 C<-Wendif-labels>
1106
1107 =item *
1108
1109 C<-Wextra>
1110
1111 =item *
1112
1113 C<-Wdeclaration-after-statement>
1114
1115 =back
1116
1117 The following flags would be nice to have but they would first need
1118 their own Augean stablemaster:
1119
1120 =over 4
1121
1122 =item *
1123
1124 C<-Wpointer-arith>
1125
1126 =item *
1127
1128 C<-Wshadow>
1129
1130 =item *
1131
1132 C<-Wstrict-prototypes>
1133
1134 =back
1135
1136 The C<-Wtraditional> is another example of the annoying tendency of gcc
1137 to bundle a lot of warnings under one switch (it would be impossible to
1138 deploy in practice because it would complain a lot) but it does contain
1139 some warnings that would be beneficial to have available on their own,
1140 such as the warning about string constants inside macros containing the
1141 macro arguments: this behaved differently pre-ANSI than it does in
1142 ANSI, and some C compilers are still in transition, AIX being an
1143 example.
1144
1145 =head2 Warnings of other C compilers
1146
1147 Other C compilers (yes, there B<are> other C compilers than gcc) often
1148 have their "strict ANSI" or "strict ANSI with some portability
1149 extensions" modes on, like for example the Sun Workshop has its C<-Xa>
1150 mode on (though implicitly), or the DEC (these days, HP...) has its
1151 C<-std1> mode on.
1152
1153 =head1 MEMORY DEBUGGERS
1154
1155 B<NOTE 1>: Running under older memory debuggers such as Purify,
1156 valgrind or Third Degree greatly slows down the execution: seconds
1157 become minutes, minutes become hours.  For example as of Perl 5.8.1, the
1158 ext/Encode/t/Unicode.t takes extraordinarily long to complete under
1159 e.g. Purify, Third Degree, and valgrind.  Under valgrind it takes more
1160 than six hours, even on a snappy computer.  The said test must be doing
1161 something that is quite unfriendly for memory debuggers.  If you don't
1162 feel like waiting, that you can simply kill away the perl process.
1163 Roughly valgrind slows down execution by factor 10, AddressSanitizer by
1164 factor 2.
1165
1166 B<NOTE 2>: To minimize the number of memory leak false alarms (see
1167 L</PERL_DESTRUCT_LEVEL> for more information), you have to set the
1168 environment variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to 2.  For example, like this:
1169
1170     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 valgrind ./perl -Ilib ...
1171
1172 B<NOTE 3>: There are known memory leaks when there are compile-time
1173 errors within eval or require, seeing C<S_doeval> in the call stack is
1174 a good sign of these.  Fixing these leaks is non-trivial, unfortunately,
1175 but they must be fixed eventually.
1176
1177 B<NOTE 4>: L<DynaLoader> will not clean up after itself completely
1178 unless Perl is built with the Configure option
1179 C<-Accflags=-DDL_UNLOAD_ALL_AT_EXIT>.
1180
1181 =head2 valgrind
1182
1183 The valgrind tool can be used to find out both memory leaks and illegal
1184 heap memory accesses.  As of version 3.3.0, Valgrind only supports Linux
1185 on x86, x86-64 and PowerPC and Darwin (OS X) on x86 and x86-64.  The
1186 special "test.valgrind" target can be used to run the tests under
1187 valgrind.  Found errors and memory leaks are logged in files named
1188 F<testfile.valgrind> and by default output is displayed inline.
1189
1190 Example usage:
1191
1192     make test.valgrind
1193
1194 Since valgrind adds significant overhead, tests will take much longer to
1195 run.  The valgrind tests support being run in parallel to help with this:
1196
1197     TEST_JOBS=9 make test.valgrind
1198
1199 Note that the above two invocations will be very verbose as reachable
1200 memory and leak-checking is enabled by default.  If you want to just see
1201 pure errors, try:
1202
1203     VG_OPTS='-q --leak-check=no --show-reachable=no' TEST_JOBS=9 \
1204         make test.valgrind
1205
1206 Valgrind also provides a cachegrind tool, invoked on perl as:
1207
1208     VG_OPTS=--tool=cachegrind make test.valgrind
1209
1210 As system libraries (most notably glibc) are also triggering errors,
1211 valgrind allows to suppress such errors using suppression files.  The
1212 default suppression file that comes with valgrind already catches a lot
1213 of them.  Some additional suppressions are defined in F<t/perl.supp>.
1214
1215 To get valgrind and for more information see
1216
1217     http://valgrind.org/
1218
1219 =head2 AddressSanitizer
1220
1221 AddressSanitizer is a clang and gcc extension, included in clang since
1222 v3.1 and gcc since v4.8.  It checks illegal heap pointers, global
1223 pointers, stack pointers and use after free errors, and is fast enough
1224 that you can easily compile your debugging or optimized perl with it.
1225 It does not check memory leaks though.  AddressSanitizer is available
1226 for Linux, Mac OS X and soon on Windows.
1227
1228 To build perl with AddressSanitizer, your Configure invocation should
1229 look like:
1230
1231     sh Configure -des -Dcc=clang \
1232        -Accflags=-faddress-sanitizer -Aldflags=-faddress-sanitizer \
1233        -Alddlflags=-shared\ -faddress-sanitizer
1234
1235 where these arguments mean:
1236
1237 =over 4
1238
1239 =item * -Dcc=clang
1240
1241 This should be replaced by the full path to your clang executable if it
1242 is not in your path.
1243
1244 =item * -Accflags=-faddress-sanitizer
1245
1246 Compile perl and extensions sources with AddressSanitizer.
1247
1248 =item * -Aldflags=-faddress-sanitizer
1249
1250 Link the perl executable with AddressSanitizer.
1251
1252 =item * -Alddlflags=-shared\ -faddress-sanitizer
1253
1254 Link dynamic extensions with AddressSanitizer.  You must manually
1255 specify C<-shared> because using C<-Alddlflags=-shared> will prevent
1256 Configure from setting a default value for C<lddlflags>, which usually
1257 contains C<-shared> (at least on Linux).
1258
1259 =back
1260
1261 See also
1262 L<http://code.google.com/p/address-sanitizer/wiki/AddressSanitizer>.
1263
1264
1265 =head1 PROFILING
1266
1267 Depending on your platform there are various ways of profiling Perl.
1268
1269 There are two commonly used techniques of profiling executables:
1270 I<statistical time-sampling> and I<basic-block counting>.
1271
1272 The first method takes periodically samples of the CPU program counter,
1273 and since the program counter can be correlated with the code generated
1274 for functions, we get a statistical view of in which functions the
1275 program is spending its time.  The caveats are that very small/fast
1276 functions have lower probability of showing up in the profile, and that
1277 periodically interrupting the program (this is usually done rather
1278 frequently, in the scale of milliseconds) imposes an additional
1279 overhead that may skew the results.  The first problem can be alleviated
1280 by running the code for longer (in general this is a good idea for
1281 profiling), the second problem is usually kept in guard by the
1282 profiling tools themselves.
1283
1284 The second method divides up the generated code into I<basic blocks>.
1285 Basic blocks are sections of code that are entered only in the
1286 beginning and exited only at the end.  For example, a conditional jump
1287 starts a basic block.  Basic block profiling usually works by
1288 I<instrumenting> the code by adding I<enter basic block #nnnn>
1289 book-keeping code to the generated code.  During the execution of the
1290 code the basic block counters are then updated appropriately.  The
1291 caveat is that the added extra code can skew the results: again, the
1292 profiling tools usually try to factor their own effects out of the
1293 results.
1294
1295 =head2 Gprof Profiling
1296
1297 I<gprof> is a profiling tool available in many Unix platforms which
1298 uses I<statistical time-sampling>.  You can build a profiled version of
1299 F<perl> by compiling using gcc with the flag C<-pg>.  Either edit
1300 F<config.sh> or re-run F<Configure>.  Running the profiled version of
1301 Perl will create an output file called F<gmon.out> which contains the
1302 profiling data collected during the execution.
1303
1304 quick hint:
1305
1306     $ sh Configure -des -Dusedevel -Accflags='-pg' \
1307         -Aldflags='-pg' -Alddlflags='-pg -shared' \
1308         && make perl
1309     $ ./perl ... # creates gmon.out in current directory
1310     $ gprof ./perl > out
1311     $ less out
1312
1313 (you probably need to add C<-shared> to the <-Alddlflags> line until RT
1314 #118199 is resolved)
1315
1316 The F<gprof> tool can then display the collected data in various ways.
1317 Usually F<gprof> understands the following options:
1318
1319 =over 4
1320
1321 =item * -a
1322
1323 Suppress statically defined functions from the profile.
1324
1325 =item * -b
1326
1327 Suppress the verbose descriptions in the profile.
1328
1329 =item * -e routine
1330
1331 Exclude the given routine and its descendants from the profile.
1332
1333 =item * -f routine
1334
1335 Display only the given routine and its descendants in the profile.
1336
1337 =item * -s
1338
1339 Generate a summary file called F<gmon.sum> which then may be given to
1340 subsequent gprof runs to accumulate data over several runs.
1341
1342 =item * -z
1343
1344 Display routines that have zero usage.
1345
1346 =back
1347
1348 For more detailed explanation of the available commands and output
1349 formats, see your own local documentation of F<gprof>.
1350
1351 =head2 GCC gcov Profiling
1352
1353 I<basic block profiling> is officially available in gcc 3.0 and later.
1354 You can build a profiled version of F<perl> by compiling using gcc with
1355 the flags C<-fprofile-arcs -ftest-coverage>.  Either edit F<config.sh>
1356 or re-run F<Configure>.
1357
1358 quick hint:
1359
1360     $ sh Configure -des -Dusedevel -Doptimize='-g' \
1361         -Accflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage' \
1362         -Aldflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage' \
1363         -Alddlflags='-fprofile-arcs -ftest-coverage -shared' \
1364         && make perl
1365     $ rm -f regexec.c.gcov regexec.gcda
1366     $ ./perl ...
1367     $ gcov regexec.c
1368     $ less regexec.c.gcov
1369
1370 (you probably need to add C<-shared> to the <-Alddlflags> line until RT
1371 #118199 is resolved)
1372
1373 Running the profiled version of Perl will cause profile output to be
1374 generated.  For each source file an accompanying F<.gcda> file will be
1375 created.
1376
1377 To display the results you use the I<gcov> utility (which should be
1378 installed if you have gcc 3.0 or newer installed).  F<gcov> is run on
1379 source code files, like this
1380
1381     gcov sv.c
1382
1383 which will cause F<sv.c.gcov> to be created.  The F<.gcov> files contain
1384 the source code annotated with relative frequencies of execution
1385 indicated by "#" markers.  If you want to generate F<.gcov> files for
1386 all profiled object files, you can run something like this:
1387
1388     for file in `find . -name \*.gcno`
1389     do sh -c "cd `dirname $file` && gcov `basename $file .gcno`"
1390     done
1391
1392 Useful options of F<gcov> include C<-b> which will summarise the basic
1393 block, branch, and function call coverage, and C<-c> which instead of
1394 relative frequencies will use the actual counts.  For more information
1395 on the use of F<gcov> and basic block profiling with gcc, see the
1396 latest GNU CC manual.  As of gcc 4.8, this is at
1397 L<http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Gcov-Intro.html#Gcov-Intro>
1398
1399 =head1 MISCELLANEOUS TRICKS
1400
1401 =head2 PERL_DESTRUCT_LEVEL
1402
1403 If you want to run any of the tests yourself manually using e.g.
1404 valgrind, please note that by default perl B<does not> explicitly
1405 cleanup all the memory it has allocated (such as global memory arenas)
1406 but instead lets the exit() of the whole program "take care" of such
1407 allocations, also known as "global destruction of objects".
1408
1409 There is a way to tell perl to do complete cleanup: set the environment
1410 variable PERL_DESTRUCT_LEVEL to a non-zero value.  The t/TEST wrapper
1411 does set this to 2, and this is what you need to do too, if you don't
1412 want to see the "global leaks": For example, for running under valgrind
1413
1414     env PERL_DESTRUCT_LEVEL=2 valgrind ./perl -Ilib t/foo/bar.t
1415
1416 (Note: the mod_perl apache module uses also this environment variable
1417 for its own purposes and extended its semantics.  Refer to the mod_perl
1418 documentation for more information.  Also, spawned threads do the
1419 equivalent of setting this variable to the value 1.)
1420
1421 If, at the end of a run you get the message I<N scalars leaked>, you
1422 can recompile with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, which will cause the
1423 addresses of all those leaked SVs to be dumped along with details as to
1424 where each SV was originally allocated.  This information is also
1425 displayed by Devel::Peek.  Note that the extra details recorded with
1426 each SV increases memory usage, so it shouldn't be used in production
1427 environments.  It also converts C<new_SV()> from a macro into a real
1428 function, so you can use your favourite debugger to discover where
1429 those pesky SVs were allocated.
1430
1431 If you see that you're leaking memory at runtime, but neither valgrind
1432 nor C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS> will find anything, you're probably
1433 leaking SVs that are still reachable and will be properly cleaned up
1434 during destruction of the interpreter.  In such cases, using the C<-Dm>
1435 switch can point you to the source of the leak.  If the executable was
1436 built with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, C<-Dm> will output SV
1437 allocations in addition to memory allocations.  Each SV allocation has a
1438 distinct serial number that will be written on creation and destruction
1439 of the SV.  So if you're executing the leaking code in a loop, you need
1440 to look for SVs that are created, but never destroyed between each
1441 cycle.  If such an SV is found, set a conditional breakpoint within
1442 C<new_SV()> and make it break only when C<PL_sv_serial> is equal to the
1443 serial number of the leaking SV.  Then you will catch the interpreter in
1444 exactly the state where the leaking SV is allocated, which is
1445 sufficient in many cases to find the source of the leak.
1446
1447 As C<-Dm> is using the PerlIO layer for output, it will by itself
1448 allocate quite a bunch of SVs, which are hidden to avoid recursion.  You
1449 can bypass the PerlIO layer if you use the SV logging provided by
1450 C<-DPERL_MEM_LOG> instead.
1451
1452 =head2 PERL_MEM_LOG
1453
1454 If compiled with C<-DPERL_MEM_LOG> (C<-Accflags=-DPERL_MEM_LOG>), both
1455 memory and SV allocations go through logging functions, which is
1456 handy for breakpoint setting.
1457
1458 Unless C<-DPERL_MEM_LOG_NOIMPL> (C<-Accflags=-DPERL_MEM_LOG_NOIMPL>) is
1459 also compiled, the logging functions read $ENV{PERL_MEM_LOG} to
1460 determine whether to log the event, and if so how:
1461
1462     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /m/           Log all memory ops
1463     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /s/           Log all SV ops
1464     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /t/           include timestamp in Log
1465     $ENV{PERL_MEM_LOG} =~ /^(\d+)/      write to FD given (default is 2)
1466
1467 Memory logging is somewhat similar to C<-Dm> but is independent of
1468 C<-DDEBUGGING>, and at a higher level; all uses of Newx(), Renew(), and
1469 Safefree() are logged with the caller's source code file and line
1470 number (and C function name, if supported by the C compiler).  In
1471 contrast, C<-Dm> is directly at the point of C<malloc()>.  SV logging is
1472 similar.
1473
1474 Since the logging doesn't use PerlIO, all SV allocations are logged and
1475 no extra SV allocations are introduced by enabling the logging.  If
1476 compiled with C<-DDEBUG_LEAKING_SCALARS>, the serial number for each SV
1477 allocation is also logged.
1478
1479 =head2 DDD over gdb
1480
1481 Those debugging perl with the DDD frontend over gdb may find the
1482 following useful:
1483
1484 You can extend the data conversion shortcuts menu, so for example you
1485 can display an SV's IV value with one click, without doing any typing.
1486 To do that simply edit ~/.ddd/init file and add after:
1487
1488   ! Display shortcuts.
1489   Ddd*gdbDisplayShortcuts: \
1490   /t ()   // Convert to Bin\n\
1491   /d ()   // Convert to Dec\n\
1492   /x ()   // Convert to Hex\n\
1493   /o ()   // Convert to Oct(\n\
1494
1495 the following two lines:
1496
1497   ((XPV*) (())->sv_any )->xpv_pv  // 2pvx\n\
1498   ((XPVIV*) (())->sv_any )->xiv_iv // 2ivx
1499
1500 so now you can do ivx and pvx lookups or you can plug there the sv_peek
1501 "conversion":
1502
1503   Perl_sv_peek(my_perl, (SV*)()) // sv_peek
1504
1505 (The my_perl is for threaded builds.)  Just remember that every line,
1506 but the last one, should end with \n\
1507
1508 Alternatively edit the init file interactively via: 3rd mouse button ->
1509 New Display -> Edit Menu
1510
1511 Note: you can define up to 20 conversion shortcuts in the gdb section.
1512
1513 =head2 C backtrace
1514
1515 On some platforms Perl supports retrieving the C level backtrace
1516 (similar to what symbolic debuggers like gdb do).
1517
1518 The backtrace returns the stack trace of the C call frames,
1519 with the symbol names (function names), the object names (like "perl"),
1520 and if it can, also the source code locations (file:line).
1521
1522 The supported platforms are Linux, and OS X (some *BSD might
1523 work at least partly, but they have not yet been tested).
1524
1525 This feature hasn't been tested with multiple threads, but it will
1526 only show the backtrace of the thread doing the backtracing.
1527
1528 The feature needs to be enabled with C<Configure -Dusecbacktrace>.
1529
1530 The C<-Dusecbacktrace> also enables keeping the debug information when
1531 compiling/linking (often: C<-g>).  Many compilers/linkers do support
1532 having both optimization and keeping the debug information.  The debug
1533 information is needed for the symbol names and the source locations.
1534
1535 Static functions might not be visible for the backtrace.
1536
1537 Source code locations, even if available, can often be missing or
1538 misleading if the compiler has e.g. inlined code.  Optimizer can
1539 make matching the source code and the object code quite challenging.
1540
1541 =over 4
1542
1543 =item Linux
1544
1545 You B<must> have the BFD (-lbfd) library installed, otherwise C<perl> will
1546 fail to link.  The BFD is usually distributed as part of the GNU binutils.
1547
1548 Summary: C<Configure ... -Dusecbacktrace>
1549 and you need C<-lbfd>.
1550
1551 =item OS X
1552
1553 The source code locations are supported B<only> if you have
1554 the Developer Tools installed.  (BFD is B<not> needed.)
1555
1556 Summary: C<Configure ... -Dusecbacktrace>
1557 and installing the Developer Tools would be good.
1558
1559 =back
1560
1561 Optionally, for trying out the feature, you may want to enable
1562 automatic dumping of the backtrace just before a warning or croak (die)
1563 message is emitted, by adding C<-Accflags=-DUSE_C_BACKTRACE_ON_ERROR>
1564 for Configure.
1565
1566 Unless the above additional feature is enabled, nothing about the
1567 backtrace functionality is visible, except for the Perl/XS level.
1568
1569 Furthermore, even if you have enabled this feature to be compiled,
1570 you need to enable it in runtime with an environment variable:
1571 C<PERL_C_BACKTRACE_ON_ERROR=10>.  It must be an integer higher
1572 than zero, telling the desired frame count.
1573
1574 Retrieving the backtrace from Perl level (using for example an XS
1575 extension) would be much less exciting than one would hope: normally
1576 you would see C<runops>, C<entersub>, and not much else.  This API is
1577 intended to be called B<from within> the Perl implementation, not from
1578 Perl level execution.
1579
1580 The C API for the backtrace is as follows:
1581
1582 =over 4
1583
1584 =item get_c_backtrace
1585
1586 =item free_c_backtrace
1587
1588 =item get_c_backtrace_dump
1589
1590 =item dump_c_backtrace
1591
1592 =back
1593
1594 =head2 Poison
1595
1596 If you see in a debugger a memory area mysteriously full of 0xABABABAB
1597 or 0xEFEFEFEF, you may be seeing the effect of the Poison() macros, see
1598 L<perlclib>.
1599
1600 =head2 Read-only optrees
1601
1602 Under ithreads the optree is read only.  If you want to enforce this, to
1603 check for write accesses from buggy code, compile with
1604 C<-Accflags=-DPERL_DEBUG_READONLY_OPS>
1605 to enable code that allocates op memory
1606 via C<mmap>, and sets it read-only when it is attached to a subroutine.
1607 Any write access to an op results in a C<SIGBUS> and abort.
1608
1609 This code is intended for development only, and may not be portable
1610 even to all Unix variants.  Also, it is an 80% solution, in that it
1611 isn't able to make all ops read only.  Specifically it does not apply to
1612 op slabs belonging to C<BEGIN> blocks.
1613
1614 However, as an 80% solution it is still effective, as it has caught
1615 bugs in the past.
1616
1617 =head2 When is a bool not a bool?
1618
1619 On pre-C99 compilers, C<bool> is defined as equivalent to C<char>.
1620 Consequently assignment of any larger type to a C<bool> is unsafe and may
1621 be truncated.  The C<cBOOL> macro exists to cast it correctly.
1622
1623 On those platforms and compilers where C<bool> really is a boolean (C++,
1624 C99), it is easy to forget the cast.  You can force C<bool> to be a C<char>
1625 by compiling with C<-Accflags=-DPERL_BOOL_AS_CHAR>.  You may also wish to
1626 run C<Configure> with something like
1627
1628     -Accflags='-Wconversion -Wno-sign-conversion -Wno-shorten-64-to-32'
1629
1630 or your compiler's equivalent to make it easier to spot any unsafe truncations
1631 that show up.
1632
1633 =head2 The .i Targets
1634
1635 You can expand the macros in a F<foo.c> file by saying
1636
1637     make foo.i
1638
1639 which will expand the macros using cpp.  Don't be scared by the
1640 results.
1641
1642 =head1 AUTHOR
1643
1644 This document was originally written by Nathan Torkington, and is
1645 maintained by the perl5-porters mailing list.