Avoid a possible race condition where a parallel make might
[perl.git] / pod / perlcall.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlcall - Perl calling conventions from C
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The purpose of this document is to show you how to call Perl subroutines
8 directly from C, i.e., how to write I<callbacks>.
9
10 Apart from discussing the C interface provided by Perl for writing
11 callbacks the document uses a series of examples to show how the
12 interface actually works in practice.  In addition some techniques for
13 coding callbacks are covered.
14
15 Examples where callbacks are necessary include
16
17 =over 5
18
19 =item * An Error Handler
20
21 You have created an XSUB interface to an application's C API.
22
23 A fairly common feature in applications is to allow you to define a C
24 function that will be called whenever something nasty occurs. What we
25 would like is to be able to specify a Perl subroutine that will be
26 called instead.
27
28 =item * An Event Driven Program
29
30 The classic example of where callbacks are used is when writing an
31 event driven program like for an X windows application.  In this case
32 you register functions to be called whenever specific events occur,
33 e.g., a mouse button is pressed, the cursor moves into a window or a
34 menu item is selected.
35
36 =back
37
38 Although the techniques described here are applicable when embedding
39 Perl in a C program, this is not the primary goal of this document.
40 There are other details that must be considered and are specific to
41 embedding Perl. For details on embedding Perl in C refer to
42 L<perlembed>.
43
44 Before you launch yourself head first into the rest of this document,
45 it would be a good idea to have read the following two documents -
46 L<perlxs> and L<perlguts>.
47
48 =head1 THE CALL_ FUNCTIONS
49
50 Although this stuff is easier to explain using examples, you first need
51 be aware of a few important definitions.
52
53 Perl has a number of C functions that allow you to call Perl
54 subroutines.  They are
55
56     I32 call_sv(SV* sv, I32 flags);
57     I32 call_pv(char *subname, I32 flags);
58     I32 call_method(char *methname, I32 flags);
59     I32 call_argv(char *subname, I32 flags, register char **argv);
60
61 The key function is I<call_sv>.  All the other functions are
62 fairly simple wrappers which make it easier to call Perl subroutines in
63 special cases. At the end of the day they will all call I<call_sv>
64 to invoke the Perl subroutine.
65
66 All the I<call_*> functions have a C<flags> parameter which is
67 used to pass a bit mask of options to Perl.  This bit mask operates
68 identically for each of the functions.  The settings available in the
69 bit mask are discussed in L<FLAG VALUES>.
70
71 Each of the functions will now be discussed in turn.
72
73 =over 5
74
75 =item call_sv
76
77 I<call_sv> takes two parameters, the first, C<sv>, is an SV*.
78 This allows you to specify the Perl subroutine to be called either as a
79 C string (which has first been converted to an SV) or a reference to a
80 subroutine. The section, I<Using call_sv>, shows how you can make
81 use of I<call_sv>.
82
83 =item call_pv
84
85 The function, I<call_pv>, is similar to I<call_sv> except it
86 expects its first parameter to be a C char* which identifies the Perl
87 subroutine you want to call, e.g., C<call_pv("fred", 0)>.  If the
88 subroutine you want to call is in another package, just include the
89 package name in the string, e.g., C<"pkg::fred">.
90
91 =item call_method
92
93 The function I<call_method> is used to call a method from a Perl
94 class.  The parameter C<methname> corresponds to the name of the method
95 to be called.  Note that the class that the method belongs to is passed
96 on the Perl stack rather than in the parameter list. This class can be
97 either the name of the class (for a static method) or a reference to an
98 object (for a virtual method).  See L<perlobj> for more information on
99 static and virtual methods and L<Using call_method> for an example
100 of using I<call_method>.
101
102 =item call_argv
103
104 I<call_argv> calls the Perl subroutine specified by the C string
105 stored in the C<subname> parameter. It also takes the usual C<flags>
106 parameter.  The final parameter, C<argv>, consists of a NULL terminated
107 list of C strings to be passed as parameters to the Perl subroutine.
108 See I<Using call_argv>.
109
110 =back
111
112 All the functions return an integer. This is a count of the number of
113 items returned by the Perl subroutine. The actual items returned by the
114 subroutine are stored on the Perl stack.
115
116 As a general rule you should I<always> check the return value from
117 these functions.  Even if you are expecting only a particular number of
118 values to be returned from the Perl subroutine, there is nothing to
119 stop someone from doing something unexpected--don't say you haven't
120 been warned.
121
122 =head1 FLAG VALUES
123
124 The C<flags> parameter in all the I<call_*> functions is a bit mask
125 which can consist of any combination of the symbols defined below,
126 OR'ed together.
127
128
129 =head2  G_VOID
130
131 Calls the Perl subroutine in a void context.
132
133 This flag has 2 effects:
134
135 =over 5
136
137 =item 1.
138
139 It indicates to the subroutine being called that it is executing in
140 a void context (if it executes I<wantarray> the result will be the
141 undefined value).
142
143 =item 2.
144
145 It ensures that nothing is actually returned from the subroutine.
146
147 =back
148
149 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
150 items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
151 be 0.
152
153
154 =head2  G_SCALAR
155
156 Calls the Perl subroutine in a scalar context.  This is the default
157 context flag setting for all the I<call_*> functions.
158
159 This flag has 2 effects:
160
161 =over 5
162
163 =item 1.
164
165 It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
166 scalar context (if it executes I<wantarray> the result will be false).
167
168 =item 2.
169
170 It ensures that only a scalar is actually returned from the subroutine.
171 The subroutine can, of course,  ignore the I<wantarray> and return a
172 list anyway. If so, then only the last element of the list will be
173 returned.
174
175 =back
176
177 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
178 items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
179 be either 0 or 1.
180
181 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
182
183 If 1, then the item actually returned by the Perl subroutine will be
184 stored on the Perl stack - the section I<Returning a Scalar> shows how
185 to access this value on the stack.  Remember that regardless of how
186 many items the Perl subroutine returns, only the last one will be
187 accessible from the stack - think of the case where only one value is
188 returned as being a list with only one element.  Any other items that
189 were returned will not exist by the time control returns from the
190 I<call_*> function.  The section I<Returning a list in a scalar
191 context> shows an example of this behavior.
192
193
194 =head2 G_ARRAY
195
196 Calls the Perl subroutine in a list context.
197
198 As with G_SCALAR, this flag has 2 effects:
199
200 =over 5
201
202 =item 1.
203
204 It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
205 list context (if it executes I<wantarray> the result will be true).
206
207
208 =item 2.
209
210 It ensures that all items returned from the subroutine will be
211 accessible when control returns from the I<call_*> function.
212
213 =back
214
215 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
216 items have been returned by the Perl subroutine.
217
218 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
219
220 If not 0, then it will be a count of the number of items returned by
221 the subroutine. These items will be stored on the Perl stack.  The
222 section I<Returning a list of values> gives an example of using the
223 G_ARRAY flag and the mechanics of accessing the returned items from the
224 Perl stack.
225
226 =head2 G_DISCARD
227
228 By default, the I<call_*> functions place the items returned from
229 by the Perl subroutine on the stack.  If you are not interested in
230 these items, then setting this flag will make Perl get rid of them
231 automatically for you.  Note that it is still possible to indicate a
232 context to the Perl subroutine by using either G_SCALAR or G_ARRAY.
233
234 If you do not set this flag then it is I<very> important that you make
235 sure that any temporaries (i.e., parameters passed to the Perl
236 subroutine and values returned from the subroutine) are disposed of
237 yourself.  The section I<Returning a Scalar> gives details of how to
238 dispose of these temporaries explicitly and the section I<Using Perl to
239 dispose of temporaries> discusses the specific circumstances where you
240 can ignore the problem and let Perl deal with it for you.
241
242 =head2 G_NOARGS
243
244 Whenever a Perl subroutine is called using one of the I<call_*>
245 functions, it is assumed by default that parameters are to be passed to
246 the subroutine.  If you are not passing any parameters to the Perl
247 subroutine, you can save a bit of time by setting this flag.  It has
248 the effect of not creating the C<@_> array for the Perl subroutine.
249
250 Although the functionality provided by this flag may seem
251 straightforward, it should be used only if there is a good reason to do
252 so.  The reason for being cautious is that even if you have specified
253 the G_NOARGS flag, it is still possible for the Perl subroutine that
254 has been called to think that you have passed it parameters.
255
256 In fact, what can happen is that the Perl subroutine you have called
257 can access the C<@_> array from a previous Perl subroutine.  This will
258 occur when the code that is executing the I<call_*> function has
259 itself been called from another Perl subroutine. The code below
260 illustrates this
261
262     sub fred
263       { print "@_\n"  }
264
265     sub joe
266       { &fred }
267
268     &joe(1,2,3);
269
270 This will print
271
272     1 2 3
273
274 What has happened is that C<fred> accesses the C<@_> array which
275 belongs to C<joe>.
276
277
278 =head2 G_EVAL
279
280 It is possible for the Perl subroutine you are calling to terminate
281 abnormally, e.g., by calling I<die> explicitly or by not actually
282 existing.  By default, when either of these events occurs, the
283 process will terminate immediately.  If you want to trap this
284 type of event, specify the G_EVAL flag.  It will put an I<eval { }>
285 around the subroutine call.
286
287 Whenever control returns from the I<call_*> function you need to
288 check the C<$@> variable as you would in a normal Perl script.
289
290 The value returned from the I<call_*> function is dependent on
291 what other flags have been specified and whether an error has
292 occurred.  Here are all the different cases that can occur:
293
294 =over 5
295
296 =item *
297
298 If the I<call_*> function returns normally, then the value
299 returned is as specified in the previous sections.
300
301 =item *
302
303 If G_DISCARD is specified, the return value will always be 0.
304
305 =item *
306
307 If G_ARRAY is specified I<and> an error has occurred, the return value
308 will always be 0.
309
310 =item *
311
312 If G_SCALAR is specified I<and> an error has occurred, the return value
313 will be 1 and the value on the top of the stack will be I<undef>. This
314 means that if you have already detected the error by checking C<$@> and
315 you want the program to continue, you must remember to pop the I<undef>
316 from the stack.
317
318 =back
319
320 See I<Using G_EVAL> for details on using G_EVAL.
321
322 =head2 G_KEEPERR
323
324 You may have noticed that using the G_EVAL flag described above will
325 B<always> clear the C<$@> variable and set it to a string describing
326 the error iff there was an error in the called code.  This unqualified
327 resetting of C<$@> can be problematic in the reliable identification of
328 errors using the C<eval {}> mechanism, because the possibility exists
329 that perl will call other code (end of block processing code, for
330 example) between the time the error causes C<$@> to be set within
331 C<eval {}>, and the subsequent statement which checks for the value of
332 C<$@> gets executed in the user's script.
333
334 This scenario will mostly be applicable to code that is meant to be
335 called from within destructors, asynchronous callbacks, signal
336 handlers, C<__DIE__> or C<__WARN__> hooks, and C<tie> functions.  In
337 such situations, you will not want to clear C<$@> at all, but simply to
338 append any new errors to any existing value of C<$@>.
339
340 The G_KEEPERR flag is meant to be used in conjunction with G_EVAL in
341 I<call_*> functions that are used to implement such code.  This flag
342 has no effect when G_EVAL is not used.
343
344 When G_KEEPERR is used, any errors in the called code will be prefixed
345 with the string "\t(in cleanup)", and appended to the current value
346 of C<$@>.  an error will not be appended if that same error string is
347 already at the end of C<$@>.
348
349 In addition, a warning is generated using the appended string. This can be
350 disabled using C<no warnings 'misc'>.
351
352 The G_KEEPERR flag was introduced in Perl version 5.002.
353
354 See I<Using G_KEEPERR> for an example of a situation that warrants the
355 use of this flag.
356
357 =head2 Determining the Context
358
359 As mentioned above, you can determine the context of the currently
360 executing subroutine in Perl with I<wantarray>.  The equivalent test
361 can be made in C by using the C<GIMME_V> macro, which returns
362 C<G_ARRAY> if you have been called in a list context, C<G_SCALAR> if
363 in a scalar context, or C<G_VOID> if in a void context (i.e. the
364 return value will not be used).  An older version of this macro is
365 called C<GIMME>; in a void context it returns C<G_SCALAR> instead of
366 C<G_VOID>.  An example of using the C<GIMME_V> macro is shown in
367 section I<Using GIMME_V>.
368
369 =head1 EXAMPLES
370
371 Enough of the definition talk, let's have a few examples.
372
373 Perl provides many macros to assist in accessing the Perl stack.
374 Wherever possible, these macros should always be used when interfacing
375 to Perl internals.  We hope this should make the code less vulnerable
376 to any changes made to Perl in the future.
377
378 Another point worth noting is that in the first series of examples I
379 have made use of only the I<call_pv> function.  This has been done
380 to keep the code simpler and ease you into the topic.  Wherever
381 possible, if the choice is between using I<call_pv> and
382 I<call_sv>, you should always try to use I<call_sv>.  See
383 I<Using call_sv> for details.
384
385 =head2 No Parameters, Nothing returned
386
387 This first trivial example will call a Perl subroutine, I<PrintUID>, to
388 print out the UID of the process.
389
390     sub PrintUID
391     {
392         print "UID is $<\n";
393     }
394
395 and here is a C function to call it
396
397     static void
398     call_PrintUID()
399     {
400         dSP;
401
402         PUSHMARK(SP);
403         call_pv("PrintUID", G_DISCARD|G_NOARGS);
404     }
405
406 Simple, eh.
407
408 A few points to note about this example.
409
410 =over 5
411
412 =item 1.
413
414 Ignore C<dSP> and C<PUSHMARK(SP)> for now. They will be discussed in
415 the next example.
416
417 =item 2.
418
419 We aren't passing any parameters to I<PrintUID> so G_NOARGS can be
420 specified.
421
422 =item 3.
423
424 We aren't interested in anything returned from I<PrintUID>, so
425 G_DISCARD is specified. Even if I<PrintUID> was changed to
426 return some value(s), having specified G_DISCARD will mean that they
427 will be wiped by the time control returns from I<call_pv>.
428
429 =item 4.
430
431 As I<call_pv> is being used, the Perl subroutine is specified as a
432 C string. In this case the subroutine name has been 'hard-wired' into the
433 code.
434
435 =item 5.
436
437 Because we specified G_DISCARD, it is not necessary to check the value
438 returned from I<call_pv>. It will always be 0.
439
440 =back
441
442 =head2 Passing Parameters
443
444 Now let's make a slightly more complex example. This time we want to
445 call a Perl subroutine, C<LeftString>, which will take 2 parameters--a
446 string ($s) and an integer ($n).  The subroutine will simply
447 print the first $n characters of the string.
448
449 So the Perl subroutine would look like this
450
451     sub LeftString
452     {
453         my($s, $n) = @_;
454         print substr($s, 0, $n), "\n";
455     }
456
457 The C function required to call I<LeftString> would look like this.
458
459     static void
460     call_LeftString(a, b)
461     char * a;
462     int b;
463     {
464         dSP;
465
466         ENTER;
467         SAVETMPS;
468
469         PUSHMARK(SP);
470         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(a, 0)));
471         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
472         PUTBACK;
473
474         call_pv("LeftString", G_DISCARD);
475
476         FREETMPS;
477         LEAVE;
478     }
479
480 Here are a few notes on the C function I<call_LeftString>.
481
482 =over 5
483
484 =item 1.
485
486 Parameters are passed to the Perl subroutine using the Perl stack.
487 This is the purpose of the code beginning with the line C<dSP> and
488 ending with the line C<PUTBACK>.  The C<dSP> declares a local copy
489 of the stack pointer.  This local copy should B<always> be accessed
490 as C<SP>.
491
492 =item 2.
493
494 If you are going to put something onto the Perl stack, you need to know
495 where to put it. This is the purpose of the macro C<dSP>--it declares
496 and initializes a I<local> copy of the Perl stack pointer.
497
498 All the other macros which will be used in this example require you to
499 have used this macro.
500
501 The exception to this rule is if you are calling a Perl subroutine
502 directly from an XSUB function. In this case it is not necessary to
503 use the C<dSP> macro explicitly--it will be declared for you
504 automatically.
505
506 =item 3.
507
508 Any parameters to be pushed onto the stack should be bracketed by the
509 C<PUSHMARK> and C<PUTBACK> macros.  The purpose of these two macros, in
510 this context, is to count the number of parameters you are
511 pushing automatically.  Then whenever Perl is creating the C<@_> array for the
512 subroutine, it knows how big to make it.
513
514 The C<PUSHMARK> macro tells Perl to make a mental note of the current
515 stack pointer. Even if you aren't passing any parameters (like the
516 example shown in the section I<No Parameters, Nothing returned>) you
517 must still call the C<PUSHMARK> macro before you can call any of the
518 I<call_*> functions--Perl still needs to know that there are no
519 parameters.
520
521 The C<PUTBACK> macro sets the global copy of the stack pointer to be
522 the same as our local copy. If we didn't do this I<call_pv>
523 wouldn't know where the two parameters we pushed were--remember that
524 up to now all the stack pointer manipulation we have done is with our
525 local copy, I<not> the global copy.
526
527 =item 4.
528
529 Next, we come to XPUSHs. This is where the parameters actually get
530 pushed onto the stack. In this case we are pushing a string and an
531 integer.
532
533 See L<perlguts/"XSUBs and the Argument Stack"> for details
534 on how the XPUSH macros work.
535
536 =item 5.
537
538 Because we created temporary values (by means of sv_2mortal() calls)
539 we will have to tidy up the Perl stack and dispose of mortal SVs.
540
541 This is the purpose of
542
543     ENTER;
544     SAVETMPS;
545
546 at the start of the function, and
547
548     FREETMPS;
549     LEAVE;
550
551 at the end. The C<ENTER>/C<SAVETMPS> pair creates a boundary for any
552 temporaries we create.  This means that the temporaries we get rid of
553 will be limited to those which were created after these calls.
554
555 The C<FREETMPS>/C<LEAVE> pair will get rid of any values returned by
556 the Perl subroutine (see next example), plus it will also dump the
557 mortal SVs we have created.  Having C<ENTER>/C<SAVETMPS> at the
558 beginning of the code makes sure that no other mortals are destroyed.
559
560 Think of these macros as working a bit like using C<{> and C<}> in Perl
561 to limit the scope of local variables.
562
563 See the section I<Using Perl to dispose of temporaries> for details of
564 an alternative to using these macros.
565
566 =item 6.
567
568 Finally, I<LeftString> can now be called via the I<call_pv> function.
569 The only flag specified this time is G_DISCARD. Because we are passing
570 2 parameters to the Perl subroutine this time, we have not specified
571 G_NOARGS.
572
573 =back
574
575 =head2 Returning a Scalar
576
577 Now for an example of dealing with the items returned from a Perl
578 subroutine.
579
580 Here is a Perl subroutine, I<Adder>, that takes 2 integer parameters
581 and simply returns their sum.
582
583     sub Adder
584     {
585         my($a, $b) = @_;
586         $a + $b;
587     }
588
589 Because we are now concerned with the return value from I<Adder>, the C
590 function required to call it is now a bit more complex.
591
592     static void
593     call_Adder(a, b)
594     int a;
595     int b;
596     {
597         dSP;
598         int count;
599
600         ENTER;
601         SAVETMPS;
602
603         PUSHMARK(SP);
604         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
605         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
606         PUTBACK;
607
608         count = call_pv("Adder", G_SCALAR);
609
610         SPAGAIN;
611
612         if (count != 1)
613             croak("Big trouble\n");
614
615         printf ("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, POPi);
616
617         PUTBACK;
618         FREETMPS;
619         LEAVE;
620     }
621
622 Points to note this time are
623
624 =over 5
625
626 =item 1.
627
628 The only flag specified this time was G_SCALAR. That means the C<@_>
629 array will be created and that the value returned by I<Adder> will
630 still exist after the call to I<call_pv>.
631
632 =item 2.
633
634 The purpose of the macro C<SPAGAIN> is to refresh the local copy of the
635 stack pointer. This is necessary because it is possible that the memory
636 allocated to the Perl stack has been reallocated whilst in the
637 I<call_pv> call.
638
639 If you are making use of the Perl stack pointer in your code you must
640 always refresh the local copy using SPAGAIN whenever you make use
641 of the I<call_*> functions or any other Perl internal function.
642
643 =item 3.
644
645 Although only a single value was expected to be returned from I<Adder>,
646 it is still good practice to check the return code from I<call_pv>
647 anyway.
648
649 Expecting a single value is not quite the same as knowing that there
650 will be one. If someone modified I<Adder> to return a list and we
651 didn't check for that possibility and take appropriate action the Perl
652 stack would end up in an inconsistent state. That is something you
653 I<really> don't want to happen ever.
654
655 =item 4.
656
657 The C<POPi> macro is used here to pop the return value from the stack.
658 In this case we wanted an integer, so C<POPi> was used.
659
660
661 Here is the complete list of POP macros available, along with the types
662 they return.
663
664     POPs        SV
665     POPp        pointer
666     POPn        double
667     POPi        integer
668     POPl        long
669
670 =item 5.
671
672 The final C<PUTBACK> is used to leave the Perl stack in a consistent
673 state before exiting the function.  This is necessary because when we
674 popped the return value from the stack with C<POPi> it updated only our
675 local copy of the stack pointer.  Remember, C<PUTBACK> sets the global
676 stack pointer to be the same as our local copy.
677
678 =back
679
680
681 =head2 Returning a list of values
682
683 Now, let's extend the previous example to return both the sum of the
684 parameters and the difference.
685
686 Here is the Perl subroutine
687
688     sub AddSubtract
689     {
690        my($a, $b) = @_;
691        ($a+$b, $a-$b);
692     }
693
694 and this is the C function
695
696     static void
697     call_AddSubtract(a, b)
698     int a;
699     int b;
700     {
701         dSP;
702         int count;
703
704         ENTER;
705         SAVETMPS;
706
707         PUSHMARK(SP);
708         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
709         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
710         PUTBACK;
711
712         count = call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
713
714         SPAGAIN;
715
716         if (count != 2)
717             croak("Big trouble\n");
718
719         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi);
720         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, POPi);
721
722         PUTBACK;
723         FREETMPS;
724         LEAVE;
725     }
726
727 If I<call_AddSubtract> is called like this
728
729     call_AddSubtract(7, 4);
730
731 then here is the output
732
733     7 - 4 = 3
734     7 + 4 = 11
735
736 Notes
737
738 =over 5
739
740 =item 1.
741
742 We wanted list context, so G_ARRAY was used.
743
744 =item 2.
745
746 Not surprisingly C<POPi> is used twice this time because we were
747 retrieving 2 values from the stack. The important thing to note is that
748 when using the C<POP*> macros they come off the stack in I<reverse>
749 order.
750
751 =back
752
753 =head2 Returning a list in a scalar context
754
755 Say the Perl subroutine in the previous section was called in a scalar
756 context, like this
757
758     static void
759     call_AddSubScalar(a, b)
760     int a;
761     int b;
762     {
763         dSP;
764         int count;
765         int i;
766
767         ENTER;
768         SAVETMPS;
769
770         PUSHMARK(SP);
771         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
772         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
773         PUTBACK;
774
775         count = call_pv("AddSubtract", G_SCALAR);
776
777         SPAGAIN;
778
779         printf ("Items Returned = %d\n", count);
780
781         for (i = 1; i <= count; ++i)
782             printf ("Value %d = %d\n", i, POPi);
783
784         PUTBACK;
785         FREETMPS;
786         LEAVE;
787     }
788
789 The other modification made is that I<call_AddSubScalar> will print the
790 number of items returned from the Perl subroutine and their value (for
791 simplicity it assumes that they are integer).  So if
792 I<call_AddSubScalar> is called
793
794     call_AddSubScalar(7, 4);
795
796 then the output will be
797
798     Items Returned = 1
799     Value 1 = 3
800
801 In this case the main point to note is that only the last item in the
802 list is returned from the subroutine, I<AddSubtract> actually made it back to
803 I<call_AddSubScalar>.
804
805
806 =head2 Returning Data from Perl via the parameter list
807
808 It is also possible to return values directly via the parameter list -
809 whether it is actually desirable to do it is another matter entirely.
810
811 The Perl subroutine, I<Inc>, below takes 2 parameters and increments
812 each directly.
813
814     sub Inc
815     {
816         ++ $_[0];
817         ++ $_[1];
818     }
819
820 and here is a C function to call it.
821
822     static void
823     call_Inc(a, b)
824     int a;
825     int b;
826     {
827         dSP;
828         int count;
829         SV * sva;
830         SV * svb;
831
832         ENTER;
833         SAVETMPS;
834
835         sva = sv_2mortal(newSViv(a));
836         svb = sv_2mortal(newSViv(b));
837
838         PUSHMARK(SP);
839         XPUSHs(sva);
840         XPUSHs(svb);
841         PUTBACK;
842
843         count = call_pv("Inc", G_DISCARD);
844
845         if (count != 0)
846             croak ("call_Inc: expected 0 values from 'Inc', got %d\n",
847                    count);
848
849         printf ("%d + 1 = %d\n", a, SvIV(sva));
850         printf ("%d + 1 = %d\n", b, SvIV(svb));
851
852         FREETMPS;
853         LEAVE;
854     }
855
856 To be able to access the two parameters that were pushed onto the stack
857 after they return from I<call_pv> it is necessary to make a note
858 of their addresses--thus the two variables C<sva> and C<svb>.
859
860 The reason this is necessary is that the area of the Perl stack which
861 held them will very likely have been overwritten by something else by
862 the time control returns from I<call_pv>.
863
864
865
866
867 =head2 Using G_EVAL
868
869 Now an example using G_EVAL. Below is a Perl subroutine which computes
870 the difference of its 2 parameters. If this would result in a negative
871 result, the subroutine calls I<die>.
872
873     sub Subtract
874     {
875         my ($a, $b) = @_;
876
877         die "death can be fatal\n" if $a < $b;
878
879         $a - $b;
880     }
881
882 and some C to call it
883
884     static void
885     call_Subtract(a, b)
886     int a;
887     int b;
888     {
889         dSP;
890         int count;
891
892         ENTER;
893         SAVETMPS;
894
895         PUSHMARK(SP);
896         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
897         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
898         PUTBACK;
899
900         count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR);
901
902         SPAGAIN;
903
904         /* Check the eval first */
905         if (SvTRUE(ERRSV))
906         {
907             printf ("Uh oh - %s\n", SvPV_nolen(ERRSV));
908             POPs;
909         }
910         else
911         {
912             if (count != 1)
913                croak("call_Subtract: wanted 1 value from 'Subtract', got %d\n",
914                         count);
915
916             printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi);
917         }
918
919         PUTBACK;
920         FREETMPS;
921         LEAVE;
922     }
923
924 If I<call_Subtract> is called thus
925
926     call_Subtract(4, 5)
927
928 the following will be printed
929
930     Uh oh - death can be fatal
931
932 Notes
933
934 =over 5
935
936 =item 1.
937
938 We want to be able to catch the I<die> so we have used the G_EVAL
939 flag.  Not specifying this flag would mean that the program would
940 terminate immediately at the I<die> statement in the subroutine
941 I<Subtract>.
942
943 =item 2.
944
945 The code
946
947     if (SvTRUE(ERRSV))
948     {
949         printf ("Uh oh - %s\n", SvPV_nolen(ERRSV));
950         POPs;
951     }
952
953 is the direct equivalent of this bit of Perl
954
955     print "Uh oh - $@\n" if $@;
956
957 C<PL_errgv> is a perl global of type C<GV *> that points to the
958 symbol table entry containing the error.  C<ERRSV> therefore
959 refers to the C equivalent of C<$@>.
960
961 =item 3.
962
963 Note that the stack is popped using C<POPs> in the block where
964 C<SvTRUE(ERRSV)> is true.  This is necessary because whenever a
965 I<call_*> function invoked with G_EVAL|G_SCALAR returns an error,
966 the top of the stack holds the value I<undef>. Because we want the
967 program to continue after detecting this error, it is essential that
968 the stack is tidied up by removing the I<undef>.
969
970 =back
971
972
973 =head2 Using G_KEEPERR
974
975 Consider this rather facetious example, where we have used an XS
976 version of the call_Subtract example above inside a destructor:
977
978     package Foo;
979     sub new { bless {}, $_[0] }
980     sub Subtract {
981         my($a,$b) = @_;
982         die "death can be fatal" if $a < $b;
983         $a - $b;
984     }
985     sub DESTROY { call_Subtract(5, 4); }
986     sub foo { die "foo dies"; }
987
988     package main;
989     eval { Foo->new->foo };
990     print "Saw: $@" if $@;             # should be, but isn't
991
992 This example will fail to recognize that an error occurred inside the
993 C<eval {}>.  Here's why: the call_Subtract code got executed while perl
994 was cleaning up temporaries when exiting the eval block, and because
995 call_Subtract is implemented with I<call_pv> using the G_EVAL
996 flag, it promptly reset C<$@>.  This results in the failure of the
997 outermost test for C<$@>, and thereby the failure of the error trap.
998
999 Appending the G_KEEPERR flag, so that the I<call_pv> call in
1000 call_Subtract reads:
1001
1002         count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR|G_KEEPERR);
1003
1004 will preserve the error and restore reliable error handling.
1005
1006 =head2 Using call_sv
1007
1008 In all the previous examples I have 'hard-wired' the name of the Perl
1009 subroutine to be called from C.  Most of the time though, it is more
1010 convenient to be able to specify the name of the Perl subroutine from
1011 within the Perl script.
1012
1013 Consider the Perl code below
1014
1015     sub fred
1016     {
1017         print "Hello there\n";
1018     }
1019
1020     CallSubPV("fred");
1021
1022 Here is a snippet of XSUB which defines I<CallSubPV>.
1023
1024     void
1025     CallSubPV(name)
1026         char *  name
1027         CODE:
1028         PUSHMARK(SP);
1029         call_pv(name, G_DISCARD|G_NOARGS);
1030
1031 That is fine as far as it goes. The thing is, the Perl subroutine
1032 can be specified as only a string.  For Perl 4 this was adequate,
1033 but Perl 5 allows references to subroutines and anonymous subroutines.
1034 This is where I<call_sv> is useful.
1035
1036 The code below for I<CallSubSV> is identical to I<CallSubPV> except
1037 that the C<name> parameter is now defined as an SV* and we use
1038 I<call_sv> instead of I<call_pv>.
1039
1040     void
1041     CallSubSV(name)
1042         SV *    name
1043         CODE:
1044         PUSHMARK(SP);
1045         call_sv(name, G_DISCARD|G_NOARGS);
1046
1047 Because we are using an SV to call I<fred> the following can all be used
1048
1049     CallSubSV("fred");
1050     CallSubSV(\&fred);
1051     $ref = \&fred;
1052     CallSubSV($ref);
1053     CallSubSV( sub { print "Hello there\n" } );
1054
1055 As you can see, I<call_sv> gives you much greater flexibility in
1056 how you can specify the Perl subroutine.
1057
1058 You should note that if it is necessary to store the SV (C<name> in the
1059 example above) which corresponds to the Perl subroutine so that it can
1060 be used later in the program, it not enough just to store a copy of the
1061 pointer to the SV. Say the code above had been like this
1062
1063     static SV * rememberSub;
1064
1065     void
1066     SaveSub1(name)
1067         SV *    name
1068         CODE:
1069         rememberSub = name;
1070
1071     void
1072     CallSavedSub1()
1073         CODE:
1074         PUSHMARK(SP);
1075         call_sv(rememberSub, G_DISCARD|G_NOARGS);
1076
1077 The reason this is wrong is that by the time you come to use the
1078 pointer C<rememberSub> in C<CallSavedSub1>, it may or may not still refer
1079 to the Perl subroutine that was recorded in C<SaveSub1>.  This is
1080 particularly true for these cases
1081
1082     SaveSub1(\&fred);
1083     CallSavedSub1();
1084
1085     SaveSub1( sub { print "Hello there\n" } );
1086     CallSavedSub1();
1087
1088 By the time each of the C<SaveSub1> statements above have been executed,
1089 the SV*s which corresponded to the parameters will no longer exist.
1090 Expect an error message from Perl of the form
1091
1092     Can't use an undefined value as a subroutine reference at ...
1093
1094 for each of the C<CallSavedSub1> lines.
1095
1096 Similarly, with this code
1097
1098     $ref = \&fred;
1099     SaveSub1($ref);
1100     $ref = 47;
1101     CallSavedSub1();
1102
1103 you can expect one of these messages (which you actually get is dependent on
1104 the version of Perl you are using)
1105
1106     Not a CODE reference at ...
1107     Undefined subroutine &main::47 called ...
1108
1109 The variable $ref may have referred to the subroutine C<fred>
1110 whenever the call to C<SaveSub1> was made but by the time
1111 C<CallSavedSub1> gets called it now holds the number C<47>. Because we
1112 saved only a pointer to the original SV in C<SaveSub1>, any changes to
1113 $ref will be tracked by the pointer C<rememberSub>. This means that
1114 whenever C<CallSavedSub1> gets called, it will attempt to execute the
1115 code which is referenced by the SV* C<rememberSub>.  In this case
1116 though, it now refers to the integer C<47>, so expect Perl to complain
1117 loudly.
1118
1119 A similar but more subtle problem is illustrated with this code
1120
1121     $ref = \&fred;
1122     SaveSub1($ref);
1123     $ref = \&joe;
1124     CallSavedSub1();
1125
1126 This time whenever C<CallSavedSub1> get called it will execute the Perl
1127 subroutine C<joe> (assuming it exists) rather than C<fred> as was
1128 originally requested in the call to C<SaveSub1>.
1129
1130 To get around these problems it is necessary to take a full copy of the
1131 SV.  The code below shows C<SaveSub2> modified to do that
1132
1133     static SV * keepSub = (SV*)NULL;
1134
1135     void
1136     SaveSub2(name)
1137         SV *    name
1138         CODE:
1139         /* Take a copy of the callback */
1140         if (keepSub == (SV*)NULL)
1141             /* First time, so create a new SV */
1142             keepSub = newSVsv(name);
1143         else
1144             /* Been here before, so overwrite */
1145             SvSetSV(keepSub, name);
1146
1147     void
1148     CallSavedSub2()
1149         CODE:
1150         PUSHMARK(SP);
1151         call_sv(keepSub, G_DISCARD|G_NOARGS);
1152
1153 To avoid creating a new SV every time C<SaveSub2> is called,
1154 the function first checks to see if it has been called before.  If not,
1155 then space for a new SV is allocated and the reference to the Perl
1156 subroutine, C<name> is copied to the variable C<keepSub> in one
1157 operation using C<newSVsv>.  Thereafter, whenever C<SaveSub2> is called
1158 the existing SV, C<keepSub>, is overwritten with the new value using
1159 C<SvSetSV>.
1160
1161 =head2 Using call_argv
1162
1163 Here is a Perl subroutine which prints whatever parameters are passed
1164 to it.
1165
1166     sub PrintList
1167     {
1168         my(@list) = @_;
1169
1170         foreach (@list) { print "$_\n" }
1171     }
1172
1173 and here is an example of I<call_argv> which will call
1174 I<PrintList>.
1175
1176     static char * words[] = {"alpha", "beta", "gamma", "delta", NULL};
1177
1178     static void
1179     call_PrintList()
1180     {
1181         dSP;
1182
1183         call_argv("PrintList", G_DISCARD, words);
1184     }
1185
1186 Note that it is not necessary to call C<PUSHMARK> in this instance.
1187 This is because I<call_argv> will do it for you.
1188
1189 =head2 Using call_method
1190
1191 Consider the following Perl code
1192
1193     {
1194         package Mine;
1195
1196         sub new
1197         {
1198             my($type) = shift;
1199             bless [@_]
1200         }
1201
1202         sub Display
1203         {
1204             my ($self, $index) = @_;
1205             print "$index: $$self[$index]\n";
1206         }
1207
1208         sub PrintID
1209         {
1210             my($class) = @_;
1211             print "This is Class $class version 1.0\n";
1212         }
1213     }
1214
1215 It implements just a very simple class to manage an array.  Apart from
1216 the constructor, C<new>, it declares methods, one static and one
1217 virtual. The static method, C<PrintID>, prints out simply the class
1218 name and a version number. The virtual method, C<Display>, prints out a
1219 single element of the array.  Here is an all Perl example of using it.
1220
1221     $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1222     $a->Display(1);
1223     Mine->PrintID;
1224
1225 will print
1226
1227     1: green
1228     This is Class Mine version 1.0
1229
1230 Calling a Perl method from C is fairly straightforward. The following
1231 things are required
1232
1233 =over 5
1234
1235 =item *
1236
1237 a reference to the object for a virtual method or the name of the class
1238 for a static method.
1239
1240 =item *
1241
1242 the name of the method.
1243
1244 =item *
1245
1246 any other parameters specific to the method.
1247
1248 =back
1249
1250 Here is a simple XSUB which illustrates the mechanics of calling both
1251 the C<PrintID> and C<Display> methods from C.
1252
1253     void
1254     call_Method(ref, method, index)
1255         SV *    ref
1256         char *  method
1257         int             index
1258         CODE:
1259         PUSHMARK(SP);
1260         XPUSHs(ref);
1261         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(index)));
1262         PUTBACK;
1263
1264         call_method(method, G_DISCARD);
1265
1266     void
1267     call_PrintID(class, method)
1268         char *  class
1269         char *  method
1270         CODE:
1271         PUSHMARK(SP);
1272         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(class, 0)));
1273         PUTBACK;
1274
1275         call_method(method, G_DISCARD);
1276
1277
1278 So the methods C<PrintID> and C<Display> can be invoked like this
1279
1280     $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1281     call_Method($a, 'Display', 1);
1282     call_PrintID('Mine', 'PrintID');
1283
1284 The only thing to note is that in both the static and virtual methods,
1285 the method name is not passed via the stack--it is used as the first
1286 parameter to I<call_method>.
1287
1288 =head2 Using GIMME_V
1289
1290 Here is a trivial XSUB which prints the context in which it is
1291 currently executing.
1292
1293     void
1294     PrintContext()
1295         CODE:
1296         I32 gimme = GIMME_V;
1297         if (gimme == G_VOID)
1298             printf ("Context is Void\n");
1299         else if (gimme == G_SCALAR)
1300             printf ("Context is Scalar\n");
1301         else
1302             printf ("Context is Array\n");
1303
1304 and here is some Perl to test it
1305
1306     PrintContext;
1307     $a = PrintContext;
1308     @a = PrintContext;
1309
1310 The output from that will be
1311
1312     Context is Void
1313     Context is Scalar
1314     Context is Array
1315
1316 =head2 Using Perl to dispose of temporaries
1317
1318 In the examples given to date, any temporaries created in the callback
1319 (i.e., parameters passed on the stack to the I<call_*> function or
1320 values returned via the stack) have been freed by one of these methods
1321
1322 =over 5
1323
1324 =item *
1325
1326 specifying the G_DISCARD flag with I<call_*>.
1327
1328 =item *
1329
1330 explicitly disposed of using the C<ENTER>/C<SAVETMPS> -
1331 C<FREETMPS>/C<LEAVE> pairing.
1332
1333 =back
1334
1335 There is another method which can be used, namely letting Perl do it
1336 for you automatically whenever it regains control after the callback
1337 has terminated.  This is done by simply not using the
1338
1339     ENTER;
1340     SAVETMPS;
1341     ...
1342     FREETMPS;
1343     LEAVE;
1344
1345 sequence in the callback (and not, of course, specifying the G_DISCARD
1346 flag).
1347
1348 If you are going to use this method you have to be aware of a possible
1349 memory leak which can arise under very specific circumstances.  To
1350 explain these circumstances you need to know a bit about the flow of
1351 control between Perl and the callback routine.
1352
1353 The examples given at the start of the document (an error handler and
1354 an event driven program) are typical of the two main sorts of flow
1355 control that you are likely to encounter with callbacks.  There is a
1356 very important distinction between them, so pay attention.
1357
1358 In the first example, an error handler, the flow of control could be as
1359 follows.  You have created an interface to an external library.
1360 Control can reach the external library like this
1361
1362     perl --> XSUB --> external library
1363
1364 Whilst control is in the library, an error condition occurs. You have
1365 previously set up a Perl callback to handle this situation, so it will
1366 get executed. Once the callback has finished, control will drop back to
1367 Perl again.  Here is what the flow of control will be like in that
1368 situation
1369
1370     perl --> XSUB --> external library
1371                       ...
1372                       error occurs
1373                       ...
1374                       external library --> call_* --> perl
1375                                                           |
1376     perl <-- XSUB <-- external library <-- call_* <----+
1377
1378 After processing of the error using I<call_*> is completed,
1379 control reverts back to Perl more or less immediately.
1380
1381 In the diagram, the further right you go the more deeply nested the
1382 scope is.  It is only when control is back with perl on the extreme
1383 left of the diagram that you will have dropped back to the enclosing
1384 scope and any temporaries you have left hanging around will be freed.
1385
1386 In the second example, an event driven program, the flow of control
1387 will be more like this
1388
1389     perl --> XSUB --> event handler
1390                       ...
1391                       event handler --> call_* --> perl
1392                                                        |
1393                       event handler <-- call_* <----+
1394                       ...
1395                       event handler --> call_* --> perl
1396                                                        |
1397                       event handler <-- call_* <----+
1398                       ...
1399                       event handler --> call_* --> perl
1400                                                        |
1401                       event handler <-- call_* <----+
1402
1403 In this case the flow of control can consist of only the repeated
1404 sequence
1405
1406     event handler --> call_* --> perl
1407
1408 for practically the complete duration of the program.  This means that
1409 control may I<never> drop back to the surrounding scope in Perl at the
1410 extreme left.
1411
1412 So what is the big problem? Well, if you are expecting Perl to tidy up
1413 those temporaries for you, you might be in for a long wait.  For Perl
1414 to dispose of your temporaries, control must drop back to the
1415 enclosing scope at some stage.  In the event driven scenario that may
1416 never happen.  This means that as time goes on, your program will
1417 create more and more temporaries, none of which will ever be freed. As
1418 each of these temporaries consumes some memory your program will
1419 eventually consume all the available memory in your system--kapow!
1420
1421 So here is the bottom line--if you are sure that control will revert
1422 back to the enclosing Perl scope fairly quickly after the end of your
1423 callback, then it isn't absolutely necessary to dispose explicitly of
1424 any temporaries you may have created. Mind you, if you are at all
1425 uncertain about what to do, it doesn't do any harm to tidy up anyway.
1426
1427
1428 =head2 Strategies for storing Callback Context Information
1429
1430
1431 Potentially one of the trickiest problems to overcome when designing a
1432 callback interface can be figuring out how to store the mapping between
1433 the C callback function and the Perl equivalent.
1434
1435 To help understand why this can be a real problem first consider how a
1436 callback is set up in an all C environment.  Typically a C API will
1437 provide a function to register a callback.  This will expect a pointer
1438 to a function as one of its parameters.  Below is a call to a
1439 hypothetical function C<register_fatal> which registers the C function
1440 to get called when a fatal error occurs.
1441
1442     register_fatal(cb1);
1443
1444 The single parameter C<cb1> is a pointer to a function, so you must
1445 have defined C<cb1> in your code, say something like this
1446
1447     static void
1448     cb1()
1449     {
1450         printf ("Fatal Error\n");
1451         exit(1);
1452     }
1453
1454 Now change that to call a Perl subroutine instead
1455
1456     static SV * callback = (SV*)NULL;
1457
1458     static void
1459     cb1()
1460     {
1461         dSP;
1462
1463         PUSHMARK(SP);
1464
1465         /* Call the Perl sub to process the callback */
1466         call_sv(callback, G_DISCARD);
1467     }
1468
1469
1470     void
1471     register_fatal(fn)
1472         SV *    fn
1473         CODE:
1474         /* Remember the Perl sub */
1475         if (callback == (SV*)NULL)
1476             callback = newSVsv(fn);
1477         else
1478             SvSetSV(callback, fn);
1479
1480         /* register the callback with the external library */
1481         register_fatal(cb1);
1482
1483 where the Perl equivalent of C<register_fatal> and the callback it
1484 registers, C<pcb1>, might look like this
1485
1486     # Register the sub pcb1
1487     register_fatal(\&pcb1);
1488
1489     sub pcb1
1490     {
1491         die "I'm dying...\n";
1492     }
1493
1494 The mapping between the C callback and the Perl equivalent is stored in
1495 the global variable C<callback>.
1496
1497 This will be adequate if you ever need to have only one callback
1498 registered at any time. An example could be an error handler like the
1499 code sketched out above. Remember though, repeated calls to
1500 C<register_fatal> will replace the previously registered callback
1501 function with the new one.
1502
1503 Say for example you want to interface to a library which allows asynchronous
1504 file i/o.  In this case you may be able to register a callback whenever
1505 a read operation has completed. To be of any use we want to be able to
1506 call separate Perl subroutines for each file that is opened.  As it
1507 stands, the error handler example above would not be adequate as it
1508 allows only a single callback to be defined at any time. What we
1509 require is a means of storing the mapping between the opened file and
1510 the Perl subroutine we want to be called for that file.
1511
1512 Say the i/o library has a function C<asynch_read> which associates a C
1513 function C<ProcessRead> with a file handle C<fh>--this assumes that it
1514 has also provided some routine to open the file and so obtain the file
1515 handle.
1516
1517     asynch_read(fh, ProcessRead)
1518
1519 This may expect the C I<ProcessRead> function of this form
1520
1521     void
1522     ProcessRead(fh, buffer)
1523     int fh;
1524     char *      buffer;
1525     {
1526          ...
1527     }
1528
1529 To provide a Perl interface to this library we need to be able to map
1530 between the C<fh> parameter and the Perl subroutine we want called.  A
1531 hash is a convenient mechanism for storing this mapping.  The code
1532 below shows a possible implementation
1533
1534     static HV * Mapping = (HV*)NULL;
1535
1536     void
1537     asynch_read(fh, callback)
1538         int     fh
1539         SV *    callback
1540         CODE:
1541         /* If the hash doesn't already exist, create it */
1542         if (Mapping == (HV*)NULL)
1543             Mapping = newHV();
1544
1545         /* Save the fh -> callback mapping */
1546         hv_store(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), newSVsv(callback), 0);
1547
1548         /* Register with the C Library */
1549         asynch_read(fh, asynch_read_if);
1550
1551 and C<asynch_read_if> could look like this
1552
1553     static void
1554     asynch_read_if(fh, buffer)
1555     int fh;
1556     char *      buffer;
1557     {
1558         dSP;
1559         SV ** sv;
1560
1561         /* Get the callback associated with fh */
1562         sv =  hv_fetch(Mapping, (char*)&fh , sizeof(fh), FALSE);
1563         if (sv == (SV**)NULL)
1564             croak("Internal error...\n");
1565
1566         PUSHMARK(SP);
1567         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(fh)));
1568         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0)));
1569         PUTBACK;
1570
1571         /* Call the Perl sub */
1572         call_sv(*sv, G_DISCARD);
1573     }
1574
1575 For completeness, here is C<asynch_close>.  This shows how to remove
1576 the entry from the hash C<Mapping>.
1577
1578     void
1579     asynch_close(fh)
1580         int     fh
1581         CODE:
1582         /* Remove the entry from the hash */
1583         (void) hv_delete(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), G_DISCARD);
1584
1585         /* Now call the real asynch_close */
1586         asynch_close(fh);
1587
1588 So the Perl interface would look like this
1589
1590     sub callback1
1591     {
1592         my($handle, $buffer) = @_;
1593     }
1594
1595     # Register the Perl callback
1596     asynch_read($fh, \&callback1);
1597
1598     asynch_close($fh);
1599
1600 The mapping between the C callback and Perl is stored in the global
1601 hash C<Mapping> this time. Using a hash has the distinct advantage that
1602 it allows an unlimited number of callbacks to be registered.
1603
1604 What if the interface provided by the C callback doesn't contain a
1605 parameter which allows the file handle to Perl subroutine mapping?  Say
1606 in the asynchronous i/o package, the callback function gets passed only
1607 the C<buffer> parameter like this
1608
1609     void
1610     ProcessRead(buffer)
1611     char *      buffer;
1612     {
1613         ...
1614     }
1615
1616 Without the file handle there is no straightforward way to map from the
1617 C callback to the Perl subroutine.
1618
1619 In this case a possible way around this problem is to predefine a
1620 series of C functions to act as the interface to Perl, thus
1621
1622     #define MAX_CB              3
1623     #define NULL_HANDLE -1
1624     typedef void (*FnMap)();
1625
1626     struct MapStruct {
1627         FnMap    Function;
1628         SV *     PerlSub;
1629         int      Handle;
1630       };
1631
1632     static void  fn1();
1633     static void  fn2();
1634     static void  fn3();
1635
1636     static struct MapStruct Map [MAX_CB] =
1637         {
1638             { fn1, NULL, NULL_HANDLE },
1639             { fn2, NULL, NULL_HANDLE },
1640             { fn3, NULL, NULL_HANDLE }
1641         };
1642
1643     static void
1644     Pcb(index, buffer)
1645     int index;
1646     char * buffer;
1647     {
1648         dSP;
1649
1650         PUSHMARK(SP);
1651         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0)));
1652         PUTBACK;
1653
1654         /* Call the Perl sub */
1655         call_sv(Map[index].PerlSub, G_DISCARD);
1656     }
1657
1658     static void
1659     fn1(buffer)
1660     char * buffer;
1661     {
1662         Pcb(0, buffer);
1663     }
1664
1665     static void
1666     fn2(buffer)
1667     char * buffer;
1668     {
1669         Pcb(1, buffer);
1670     }
1671
1672     static void
1673     fn3(buffer)
1674     char * buffer;
1675     {
1676         Pcb(2, buffer);
1677     }
1678
1679     void
1680     array_asynch_read(fh, callback)
1681         int             fh
1682         SV *    callback
1683         CODE:
1684         int index;
1685         int null_index = MAX_CB;
1686
1687         /* Find the same handle or an empty entry */
1688         for (index = 0; index < MAX_CB; ++index)
1689         {
1690             if (Map[index].Handle == fh)
1691                 break;
1692
1693             if (Map[index].Handle == NULL_HANDLE)
1694                 null_index = index;
1695         }
1696
1697         if (index == MAX_CB && null_index == MAX_CB)
1698             croak ("Too many callback functions registered\n");
1699
1700         if (index == MAX_CB)
1701             index = null_index;
1702
1703         /* Save the file handle */
1704         Map[index].Handle = fh;
1705
1706         /* Remember the Perl sub */
1707         if (Map[index].PerlSub == (SV*)NULL)
1708             Map[index].PerlSub = newSVsv(callback);
1709         else
1710             SvSetSV(Map[index].PerlSub, callback);
1711
1712         asynch_read(fh, Map[index].Function);
1713
1714     void
1715     array_asynch_close(fh)
1716         int     fh
1717         CODE:
1718         int index;
1719
1720         /* Find the file handle */
1721         for (index = 0; index < MAX_CB; ++ index)
1722             if (Map[index].Handle == fh)
1723                 break;
1724
1725         if (index == MAX_CB)
1726             croak ("could not close fh %d\n", fh);
1727
1728         Map[index].Handle = NULL_HANDLE;
1729         SvREFCNT_dec(Map[index].PerlSub);
1730         Map[index].PerlSub = (SV*)NULL;
1731
1732         asynch_close(fh);
1733
1734 In this case the functions C<fn1>, C<fn2>, and C<fn3> are used to
1735 remember the Perl subroutine to be called. Each of the functions holds
1736 a separate hard-wired index which is used in the function C<Pcb> to
1737 access the C<Map> array and actually call the Perl subroutine.
1738
1739 There are some obvious disadvantages with this technique.
1740
1741 Firstly, the code is considerably more complex than with the previous
1742 example.
1743
1744 Secondly, there is a hard-wired limit (in this case 3) to the number of
1745 callbacks that can exist simultaneously. The only way to increase the
1746 limit is by modifying the code to add more functions and then
1747 recompiling.  None the less, as long as the number of functions is
1748 chosen with some care, it is still a workable solution and in some
1749 cases is the only one available.
1750
1751 To summarize, here are a number of possible methods for you to consider
1752 for storing the mapping between C and the Perl callback
1753
1754 =over 5
1755
1756 =item 1. Ignore the problem - Allow only 1 callback
1757
1758 For a lot of situations, like interfacing to an error handler, this may
1759 be a perfectly adequate solution.
1760
1761 =item 2. Create a sequence of callbacks - hard wired limit
1762
1763 If it is impossible to tell from the parameters passed back from the C
1764 callback what the context is, then you may need to create a sequence of C
1765 callback interface functions, and store pointers to each in an array.
1766
1767 =item 3. Use a parameter to map to the Perl callback
1768
1769 A hash is an ideal mechanism to store the mapping between C and Perl.
1770
1771 =back
1772
1773
1774 =head2 Alternate Stack Manipulation
1775
1776
1777 Although I have made use of only the C<POP*> macros to access values
1778 returned from Perl subroutines, it is also possible to bypass these
1779 macros and read the stack using the C<ST> macro (See L<perlxs> for a
1780 full description of the C<ST> macro).
1781
1782 Most of the time the C<POP*> macros should be adequate, the main
1783 problem with them is that they force you to process the returned values
1784 in sequence. This may not be the most suitable way to process the
1785 values in some cases. What we want is to be able to access the stack in
1786 a random order. The C<ST> macro as used when coding an XSUB is ideal
1787 for this purpose.
1788
1789 The code below is the example given in the section I<Returning a list
1790 of values> recoded to use C<ST> instead of C<POP*>.
1791
1792     static void
1793     call_AddSubtract2(a, b)
1794     int a;
1795     int b;
1796     {
1797         dSP;
1798         I32 ax;
1799         int count;
1800
1801         ENTER;
1802         SAVETMPS;
1803
1804         PUSHMARK(SP);
1805         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
1806         XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
1807         PUTBACK;
1808
1809         count = call_pv("AddSubtract", G_ARRAY);
1810
1811         SPAGAIN;
1812         SP -= count;
1813         ax = (SP - PL_stack_base) + 1;
1814
1815         if (count != 2)
1816             croak("Big trouble\n");
1817
1818         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(0)));
1819         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(1)));
1820
1821         PUTBACK;
1822         FREETMPS;
1823         LEAVE;
1824     }
1825
1826 Notes
1827
1828 =over 5
1829
1830 =item 1.
1831
1832 Notice that it was necessary to define the variable C<ax>.  This is
1833 because the C<ST> macro expects it to exist.  If we were in an XSUB it
1834 would not be necessary to define C<ax> as it is already defined for
1835 you.
1836
1837 =item 2.
1838
1839 The code
1840
1841         SPAGAIN;
1842         SP -= count;
1843         ax = (SP - PL_stack_base) + 1;
1844
1845 sets the stack up so that we can use the C<ST> macro.
1846
1847 =item 3.
1848
1849 Unlike the original coding of this example, the returned
1850 values are not accessed in reverse order.  So C<ST(0)> refers to the
1851 first value returned by the Perl subroutine and C<ST(count-1)>
1852 refers to the last.
1853
1854 =back
1855
1856 =head2 Creating and calling an anonymous subroutine in C
1857
1858 As we've already shown, C<call_sv> can be used to invoke an
1859 anonymous subroutine.  However, our example showed a Perl script
1860 invoking an XSUB to perform this operation.  Let's see how it can be
1861 done inside our C code:
1862
1863  ...
1864
1865  SV *cvrv = eval_pv("sub { print 'You will not find me cluttering any namespace!' }", TRUE);
1866
1867  ...
1868
1869  call_sv(cvrv, G_VOID|G_NOARGS);
1870
1871 C<eval_pv> is used to compile the anonymous subroutine, which
1872 will be the return value as well (read more about C<eval_pv> in
1873 L<perlapi/eval_pv>).  Once this code reference is in hand, it
1874 can be mixed in with all the previous examples we've shown.
1875
1876 =head1 LIGHTWEIGHT CALLBACKS
1877
1878 Sometimes you need to invoke the same subroutine repeatedly.
1879 This usually happens with a function that acts on a list of
1880 values, such as Perl's built-in sort(). You can pass a
1881 comparison function to sort(), which will then be invoked
1882 for every pair of values that needs to be compared. The first()
1883 and reduce() functions from L<List::Util> follow a similar
1884 pattern.
1885
1886 In this case it is possible to speed up the routine (often
1887 quite substantially) by using the lightweight callback API.
1888 The idea is that the calling context only needs to be
1889 created and destroyed once, and the sub can be called
1890 arbitrarily many times in between.
1891
1892 It is usual to pass parameters using global variables -- typically
1893 $_ for one parameter, or $a and $b for two parameters -- rather
1894 than via @_. (It is possible to use the @_ mechanism if you know
1895 what you're doing, though there is as yet no supported API for
1896 it. It's also inherently slower.)
1897
1898 The pattern of macro calls is like this:
1899
1900     dMULTICALL;                 /* Declare local variables */
1901     I32 gimme = G_SCALAR;       /* context of the call: G_SCALAR,
1902                                  * G_LIST, or G_VOID */
1903
1904     PUSH_MULTICALL(cv);         /* Set up the context for calling cv,
1905                                    and set local vars appropriately */
1906
1907     /* loop */ {
1908         /* set the value(s) af your parameter variables */
1909         MULTICALL;              /* Make the actual call */
1910     } /* end of loop */
1911
1912     POP_MULTICALL;              /* Tear down the calling context */
1913
1914 For some concrete examples, see the implementation of the
1915 first() and reduce() functions of List::Util 1.18. There you
1916 will also find a header file that emulates the multicall API
1917 on older versions of perl.
1918
1919 =head1 SEE ALSO
1920
1921 L<perlxs>, L<perlguts>, L<perlembed>
1922
1923 =head1 AUTHOR
1924
1925 Paul Marquess 
1926
1927 Special thanks to the following people who assisted in the creation of
1928 the document.
1929
1930 Jeff Okamoto, Tim Bunce, Nick Gianniotis, Steve Kelem, Gurusamy Sarathy
1931 and Larry Wall.
1932
1933 =head1 DATE
1934
1935 Version 1.3, 14th Apr 1997