pod/perlembed.pod

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