This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
2 spelling corrections, and rephrase the entry on perlivp (better
[perl5.git] / pod / perlguts.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlguts - Introduction to the Perl API
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
8 to provide some info on the basic workings of the Perl core. It is far
9 from complete and probably contains many errors. Please refer any
10 questions or comments to the author below.
11
12 =head1 Variables
13
14 =head2 Datatypes
15
16 Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
17
18     SV  Scalar Value
19     AV  Array Value
20     HV  Hash Value
21
22 Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
23
24 =head2 What is an "IV"?
25
26 Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
27 guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
28 Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
29
30 Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
31 least 32-bits and 16-bits long, respectively. (Again, there are U32 and U16,
32 as well.)  They will usually be exactly 32 and 16 bits long, but on Crays
33 they will both be 64 bits.
34
35 =head2 Working with SVs
36
37 An SV can be created and loaded with one command.  There are five types of
38 values that can be loaded: an integer value (IV), an unsigned integer
39 value (UV), a double (NV), a string (PV), and another scalar (SV).
40
41 The seven routines are:
42
43     SV*  newSViv(IV);
44     SV*  newSVuv(UV);
45     SV*  newSVnv(double);
46     SV*  newSVpv(const char*, STRLEN);
47     SV*  newSVpvn(const char*, STRLEN);
48     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
49     SV*  newSVsv(SV*);
50
51 C<STRLEN> is an integer type (Size_t, usually defined as size_t in
52 F<config.h>) guaranteed to be large enough to represent the size of
53 any string that perl can handle.
54
55 In the unlikely case of a SV requiring more complex initialisation, you
56 can create an empty SV with newSV(len).  If C<len> is 0 an empty SV of
57 type NULL is returned, else an SV of type PV is returned with len + 1 (for
58 the NUL) bytes of storage allocated, accessible via SvPVX.  In both cases
59 the SV has value undef.
60
61     SV *sv = newSV(0);   /* no storage allocated  */
62     SV *sv = newSV(10);  /* 10 (+1) bytes of uninitialised storage allocated  */
63
64 To change the value of an I<already-existing> SV, there are eight routines:
65
66     void  sv_setiv(SV*, IV);
67     void  sv_setuv(SV*, UV);
68     void  sv_setnv(SV*, double);
69     void  sv_setpv(SV*, const char*);
70     void  sv_setpvn(SV*, const char*, STRLEN)
71     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
72     void  sv_vsetpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool *);
73     void  sv_setsv(SV*, SV*);
74
75 Notice that you can choose to specify the length of the string to be
76 assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
77 allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
78 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
79 determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
80 string terminating with a NUL character.
81
82 The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
83 formatted output becomes the value.
84
85 C<sv_vsetpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
86 either a pointer to a variable argument list or the address and length of
87 an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
88 boolean is true, then locale-specific information has been used to format
89 the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
90 L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
91 important.  Note that this function requires you to specify the length of
92 the format.
93
94 The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
95 that have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
96
97 All SVs that contain strings should be terminated with a NUL character.
98 If it is not NUL-terminated there is a risk of
99 core dumps and corruptions from code which passes the string to C
100 functions or system calls which expect a NUL-terminated string.
101 Perl's own functions typically add a trailing NUL for this reason.
102 Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
103 in an SV to a C function or system call.
104
105 To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
106
107     SvIV(SV*)
108     SvUV(SV*)
109     SvNV(SV*)
110     SvPV(SV*, STRLEN len)
111     SvPV_nolen(SV*)
112
113 which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
114 or string.
115
116 In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
117 variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
118 not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
119 Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
120 used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
121 be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
122 that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
123 might not be terminated by a NUL.
124
125 Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
126 len);>. It might work with your compiler, but it won't work for everyone.
127 Break this sort of statement up into separate assignments:
128
129     SV *s;
130     STRLEN len;
131     char * ptr;
132     ptr = SvPV(s, len);
133     foo(ptr, len);
134
135 If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
136
137     SvTRUE(SV*)
138
139 Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
140 Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
141
142     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
143
144 which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
145 call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
146 decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
147 add a byte for the a trailing NUL (perl's own string functions typically do
148 C<SvGROW(sv, len + 1)>).
149
150 If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
151 in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
152
153     SvIOK(SV*)
154     SvNOK(SV*)
155     SvPOK(SV*)
156
157 You can get and set the current length of the string stored in an SV with
158 the following macros:
159
160     SvCUR(SV*)
161     SvCUR_set(SV*, I32 val)
162
163 You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
164 with the macro:
165
166     SvEND(SV*)
167
168 But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
169
170 If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
171 you can use the following functions:
172
173     void  sv_catpv(SV*, const char*);
174     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
175     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
176     void  sv_vcatpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **, I32, bool);
177     void  sv_catsv(SV*, SV*);
178
179 The first function calculates the length of the string to be appended by
180 using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
181 yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
182 appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
183 You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
184 va_list argument. The fifth function extends the string stored in the first
185 SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
186 to be interpreted as a string.
187
188 The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
189 have "magic".  See L<Magic Virtual Tables> later in this document.
190
191 If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
192 by using the following:
193
194     SV*  get_sv("package::varname", FALSE);
195
196 This returns NULL if the variable does not exist.
197
198 If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
199 you can call:
200
201     SvOK(SV*)
202
203 The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.
204
205 Its address can be used whenever an C<SV*> is needed. Make sure that
206 you don't try to compare a random sv with C<&PL_sv_undef>. For example
207 when interfacing Perl code, it'll work correctly for:
208
209   foo(undef);
210
211 But won't work when called as:
212
213   $x = undef;
214   foo($x);
215
216 So to repeat always use SvOK() to check whether an sv is defined.
217
218 Also you have to be careful when using C<&PL_sv_undef> as a value in
219 AVs or HVs (see L<AVs, HVs and undefined values>).
220
221 There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain
222 boolean TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their
223 addresses can be used whenever an C<SV*> is needed.
224
225 Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
226 Take this code:
227
228     SV* sv = (SV*) 0;
229     if (I-am-to-return-a-real-value) {
230             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
231     }
232     sv_setsv(ST(0), sv);
233
234 This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
235 return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
236 pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
237 bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the
238 first line and all will be well.
239
240 To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
241 call is not necessary (see L<Reference Counts and Mortality>).
242
243 =head2 Offsets
244
245 Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
246 from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
247 somewhere inside the PV, and it discards everything before the
248 pointer. The efficiency comes by means of a little hack: instead of
249 actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
250 (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
251 effect, and it puts the number of bytes chopped off into the IV field
252 of the SV. It then moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward that
253 many bytes, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>.
254
255 Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
256 at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
257 into the middle of this allocated storage.
258
259 This is best demonstrated by example:
260
261   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a="12345"; $a=~s/.//; Dump($a)'
262   SV = PVIV(0x8128450) at 0x81340f0
263     REFCNT = 1
264     FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
265     IV = 1  (OFFSET)
266     PV = 0x8135781 ( "1" . ) "2345"\0
267     CUR = 4
268     LEN = 5
269
270 Here the number of bytes chopped off (1) is put into IV, and
271 C<Devel::Peek::Dump> helpfully reminds us that this is an offset. The
272 portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
273 shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
274 the fake beginning, not the real one.
275
276 Something similar to the offset hack is performed on AVs to enable
277 efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
278 C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
279 Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array. These are
280 usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
281 increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvLEN>.
282 Again, the location of the real start of the C array only comes into
283 play when freeing the array. See C<av_shift> in F<av.c>.
284
285 =head2 What's Really Stored in an SV?
286
287 Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
288 to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
289 usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
290 macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
291 integer/double to string.
292
293 If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
294 pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
295
296     SvIOKp(SV*)
297     SvNOKp(SV*)
298     SvPOKp(SV*)
299
300 These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
301 stored in your SV.  The "p" stands for private.
302
303 The are various ways in which the private and public flags may differ.
304 For example, a tied SV may have a valid underlying value in the IV slot
305 (so SvIOKp is true), but the data should be accessed via the FETCH
306 routine rather than directly, so SvIOK is false. Another is when
307 numeric conversion has occurred and precision has been lost: only the
308 private flag is set on 'lossy' values. So when an NV is converted to an
309 IV with loss, SvIOKp, SvNOKp and SvNOK will be set, while SvIOK wont be.
310
311 In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
312
313 =head2 Working with AVs
314
315 There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
316 empty AV:
317
318     AV*  newAV();
319
320 The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
321
322     AV*  av_make(I32 num, SV **ptr);
323
324 The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
325 AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
326
327 Once the AV has been created, the following operations are possible on AVs:
328
329     void  av_push(AV*, SV*);
330     SV*   av_pop(AV*);
331     SV*   av_shift(AV*);
332     void  av_unshift(AV*, I32 num);
333
334 These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
335 This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
336 value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
337 to these new elements.
338
339 Here are some other functions:
340
341     I32   av_len(AV*);
342     SV**  av_fetch(AV*, I32 key, I32 lval);
343     SV**  av_store(AV*, I32 key, SV* val);
344
345 The C<av_len> function returns the highest index value in array (just
346 like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
347 C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
348 is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
349 The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
350 not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
351 for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
352 have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
353 C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
354 return value.
355
356     void  av_clear(AV*);
357     void  av_undef(AV*);
358     void  av_extend(AV*, I32 key);
359
360 The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
361 does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
362 delete all the elements in the array plus the array itself.  The
363 C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
364 elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
365 then nothing is done.
366
367 If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
368 by using the following:
369
370     AV*  get_av("package::varname", FALSE);
371
372 This returns NULL if the variable does not exist.
373
374 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
375 information on how to use the array access functions on tied arrays.
376
377 =head2 Working with HVs
378
379 To create an HV, you use the following routine:
380
381     HV*  newHV();
382
383 Once the HV has been created, the following operations are possible on HVs:
384
385     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
386     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
387
388 The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
389 you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
390 length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
391 scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
392 you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
393 indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
394 which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
395 key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
396
397 Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
398 C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
399 value.  However, you should check to make sure that the return value is
400 not NULL before dereferencing it.
401
402 These two functions check if a hash table entry exists, and deletes it.
403
404     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
405     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
406
407 If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
408 create and return a mortal copy of the deleted value.
409
410 And more miscellaneous functions:
411
412     void   hv_clear(HV*);
413     void   hv_undef(HV*);
414
415 Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
416 table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
417 both the entries and the hash table itself.
418
419 Perl keeps the actual data in linked list of structures with a typedef of HE.
420 These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
421 overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
422 once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
423 specified below.
424
425     I32    hv_iterinit(HV*);
426             /* Prepares starting point to traverse hash table */
427     HE*    hv_iternext(HV*);
428             /* Get the next entry, and return a pointer to a
429                structure that has both the key and value */
430     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
431             /* Get the key from an HE structure and also return
432                the length of the key string */
433     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
434             /* Return an SV pointer to the value of the HE
435                structure */
436     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
437             /* This convenience routine combines hv_iternext,
438                hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
439                arguments are return values for the key and its
440                length.  The value is returned in the SV* argument */
441
442 If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
443 by using the following:
444
445     HV*  get_hv("package::varname", FALSE);
446
447 This returns NULL if the variable does not exist.
448
449 The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH(hash, key, klen)> macro:
450
451     hash = 0;
452     while (klen--)
453         hash = (hash * 33) + *key++;
454     hash = hash + (hash >> 5);                  /* after 5.6 */
455
456 The last step was added in version 5.6 to improve distribution of
457 lower bits in the resulting hash value.
458
459 See L<Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
460 information on how to use the hash access functions on tied hashes.
461
462 =head2 Hash API Extensions
463
464 Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
465
466     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
467     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
468
469     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
470     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
471
472     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
473
474 Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
475 of extension code that deals with hash structures.  These functions
476 also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
477 you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
478
479 They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
480 use more efficient (since the hash number for a particular string
481 doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
482 descriptions.
483
484 The following macros must always be used to access the contents of hash
485 entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
486 variables, since they may get evaluated more than once.  See
487 L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
488
489     HePV(HE* he, STRLEN len)
490     HeVAL(HE* he)
491     HeHASH(HE* he)
492     HeSVKEY(HE* he)
493     HeSVKEY_force(HE* he)
494     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
495
496 These two lower level macros are defined, but must only be used when
497 dealing with keys that are not C<SV*>s:
498
499     HeKEY(HE* he)
500     HeKLEN(HE* he)
501
502 Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
503 reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
504 If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
505 decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
506
507 =head2 AVs, HVs and undefined values
508
509 Sometimes you have to store undefined values in AVs or HVs. Although
510 this may be a rare case, it can be tricky. That's because you're
511 used to using C<&PL_sv_undef> if you need an undefined SV.
512
513 For example, intuition tells you that this XS code:
514
515     AV *av = newAV();
516     av_store( av, 0, &PL_sv_undef );
517
518 is equivalent to this Perl code:
519
520     my @av;
521     $av[0] = undef;
522
523 Unfortunately, this isn't true. AVs use C<&PL_sv_undef> as a marker
524 for indicating that an array element has not yet been initialized.
525 Thus, C<exists $av[0]> would be true for the above Perl code, but
526 false for the array generated by the XS code.
527
528 Other problems can occur when storing C<&PL_sv_undef> in HVs:
529
530     hv_store( hv, "key", 3, &PL_sv_undef, 0 );
531
532 This will indeed make the value C<undef>, but if you try to modify
533 the value of C<key>, you'll get the following error:
534
535     Modification of non-creatable hash value attempted
536
537 In perl 5.8.0, C<&PL_sv_undef> was also used to mark placeholders
538 in restricted hashes. This caused such hash entries not to appear
539 when iterating over the hash or when checking for the keys
540 with the C<hv_exists> function.
541
542 You can run into similar problems when you store C<&PL_sv_true> or
543 C<&PL_sv_false> into AVs or HVs. Trying to modify such elements
544 will give you the following error:
545
546     Modification of a read-only value attempted
547
548 To make a long story short, you can use the special variables
549 C<&PL_sv_undef>, C<&PL_sv_true> and C<&PL_sv_false> with AVs and
550 HVs, but you have to make sure you know what you're doing.
551
552 Generally, if you want to store an undefined value in an AV
553 or HV, you should not use C<&PL_sv_undef>, but rather create a
554 new undefined value using the C<newSV> function, for example:
555
556     av_store( av, 42, newSV(0) );
557     hv_store( hv, "foo", 3, newSV(0), 0 );
558
559 =head2 References
560
561 References are a special type of scalar that point to other data types
562 (including references).
563
564 To create a reference, use either of the following functions:
565
566     SV* newRV_inc((SV*) thing);
567     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
568
569 The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
570 functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
571 count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
572 reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
573
574 Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
575 the reference:
576
577     SvRV(SV*)
578
579 then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
580 C<AV*> or C<HV*>, if required.
581
582 To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
583
584     SvROK(SV*)
585
586 To discover what type of value the reference refers to, use the following
587 macro and then check the return value.
588
589     SvTYPE(SvRV(SV*))
590
591 The most useful types that will be returned are:
592
593     SVt_IV    Scalar
594     SVt_NV    Scalar
595     SVt_PV    Scalar
596     SVt_RV    Scalar
597     SVt_PVAV  Array
598     SVt_PVHV  Hash
599     SVt_PVCV  Code
600     SVt_PVGV  Glob (possible a file handle)
601     SVt_PVMG  Blessed or Magical Scalar
602
603     See the sv.h header file for more details.
604
605 =head2 Blessed References and Class Objects
606
607 References are also used to support object-oriented programming.  In perl's
608 OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
609 package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
610 to access the various methods in the class.
611
612 A reference can be blessed into a package with the following function:
613
614     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
615
616 The C<sv> argument must be a reference value.  The C<stash> argument
617 specifies which class the reference will belong to.  See
618 L<Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
619
620 /* Still under construction */
621
622 Upgrades rv to reference if not already one.  Creates new SV for rv to
623 point to.  If C<classname> is non-null, the SV is blessed into the specified
624 class.  SV is returned.
625
626         SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
627
628 Copies integer, unsigned integer or double into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed
629 if C<classname> is non-null.
630
631         SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
632         SV* sv_setref_uv(SV* rv, const char* classname, UV uv);
633         SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
634
635 Copies the pointer value (I<the address, not the string!>) into an SV whose
636 reference is rv.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
637
638         SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, PV iv);
639
640 Copies string into an SV whose reference is C<rv>.  Set length to 0 to let
641 Perl calculate the string length.  SV is blessed if C<classname> is non-null.
642
643         SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, PV iv, STRLEN length);
644
645 Tests whether the SV is blessed into the specified class.  It does not
646 check inheritance relationships.
647
648         int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
649
650 Tests whether the SV is a reference to a blessed object.
651
652         int  sv_isobject(SV* sv);
653
654 Tests whether the SV is derived from the specified class. SV can be either
655 a reference to a blessed object or a string containing a class name. This
656 is the function implementing the C<UNIVERSAL::isa> functionality.
657
658         bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
659
660 To check if you've got an object derived from a specific class you have
661 to write:
662
663         if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
664
665 =head2 Creating New Variables
666
667 To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
668 your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
669
670     SV*  get_sv("package::varname", TRUE);
671     AV*  get_av("package::varname", TRUE);
672     HV*  get_hv("package::varname", TRUE);
673
674 Notice the use of TRUE as the second parameter.  The new variable can now
675 be set, using the routines appropriate to the data type.
676
677 There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
678 C<TRUE> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
679
680 =over
681
682 =item GV_ADDMULTI
683
684 Marks the variable as multiply defined, thus preventing the:
685
686   Name <varname> used only once: possible typo
687
688 warning.
689
690 =item GV_ADDWARN
691
692 Issues the warning:
693
694   Had to create <varname> unexpectedly
695
696 if the variable did not exist before the function was called.
697
698 =back
699
700 If you do not specify a package name, the variable is created in the current
701 package.
702
703 =head2 Reference Counts and Mortality
704
705 Perl uses a reference count-driven garbage collection mechanism. SVs,
706 AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
707 reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
708 then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
709
710 This normally doesn't happen at the Perl level unless a variable is
711 undef'ed or the last variable holding a reference to it is changed or
712 overwritten.  At the internal level, however, reference counts can be
713 manipulated with the following macros:
714
715     int SvREFCNT(SV* sv);
716     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
717     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
718
719 However, there is one other function which manipulates the reference
720 count of its argument.  The C<newRV_inc> function, you will recall,
721 creates a reference to the specified argument.  As a side effect,
722 it increments the argument's reference count.  If this is not what
723 you want, use C<newRV_noinc> instead.
724
725 For example, imagine you want to return a reference from an XSUB function.
726 Inside the XSUB routine, you create an SV which initially has a reference
727 count of one.  Then you call C<newRV_inc>, passing it the just-created SV.
728 This returns the reference as a new SV, but the reference count of the
729 SV you passed to C<newRV_inc> has been incremented to two.  Now you
730 return the reference from the XSUB routine and forget about the SV.
731 But Perl hasn't!  Whenever the returned reference is destroyed, the
732 reference count of the original SV is decreased to one and nothing happens.
733 The SV will hang around without any way to access it until Perl itself
734 terminates.  This is a memory leak.
735
736 The correct procedure, then, is to use C<newRV_noinc> instead of
737 C<newRV_inc>.  Then, if and when the last reference is destroyed,
738 the reference count of the SV will go to zero and it will be destroyed,
739 stopping any memory leak.
740
741 There are some convenience functions available that can help with the
742 destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
743 An xV that is mortal has had its reference count marked to be decremented,
744 but not actually decremented, until "a short time later".  Generally the
745 term "short time later" means a single Perl statement, such as a call to
746 an XSUB function.  The actual determinant for when mortal xVs have their
747 reference count decremented depends on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.
748 See L<perlcall> and L<perlxs> for more details on these macros.
749
750 "Mortalization" then is at its simplest a deferred C<SvREFCNT_dec>.
751 However, if you mortalize a variable twice, the reference count will
752 later be decremented twice.
753
754 "Mortal" SVs are mainly used for SVs that are placed on perl's stack.
755 For example an SV which is created just to pass a number to a called sub
756 is made mortal to have it cleaned up automatically when it's popped off
757 the stack. Similarly, results returned by XSUBs (which are pushed on the
758 stack) are often made mortal.
759
760 To create a mortal variable, use the functions:
761
762     SV*  sv_newmortal()
763     SV*  sv_2mortal(SV*)
764     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
765
766 The first call creates a mortal SV (with no value), the second converts an existing
767 SV to a mortal SV (and thus defers a call to C<SvREFCNT_dec>), and the
768 third creates a mortal copy of an existing SV.
769 Because C<sv_newmortal> gives the new SV no value,it must normally be given one
770 via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>, etc. :
771
772     SV *tmp = sv_newmortal();
773     sv_setiv(tmp, an_integer);
774
775 As that is multiple C statements it is quite common so see this idiom instead:
776
777     SV *tmp = sv_2mortal(newSViv(an_integer));
778
779
780 You should be careful about creating mortal variables.  Strange things
781 can happen if you make the same value mortal within multiple contexts,
782 or if you make a variable mortal multiple times. Thinking of "Mortalization"
783 as deferred C<SvREFCNT_dec> should help to minimize such problems.
784 For example if you are passing an SV which you I<know> has high enough REFCNT
785 to survive its use on the stack you need not do any mortalization.
786 If you are not sure then doing an C<SvREFCNT_inc> and C<sv_2mortal>, or
787 making a C<sv_mortalcopy> is safer.
788
789 The mortal routines are not just for SVs -- AVs and HVs can be
790 made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
791 C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
792
793 =head2 Stashes and Globs
794
795 A B<stash> is a hash that contains all variables that are defined
796 within a package.  Each key of the stash is a symbol
797 name (shared by all the different types of objects that have the same
798 name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
799 in turn contains references to the various objects of that name,
800 including (but not limited to) the following:
801
802     Scalar Value
803     Array Value
804     Hash Value
805     I/O Handle
806     Format
807     Subroutine
808
809 There is a single stash called C<PL_defstash> that holds the items that exist
810 in the C<main> package.  To get at the items in other packages, append the
811 string "::" to the package name.  The items in the C<Foo> package are in
812 the stash C<Foo::> in PL_defstash.  The items in the C<Bar::Baz> package are
813 in the stash C<Baz::> in C<Bar::>'s stash.
814
815 To get the stash pointer for a particular package, use the function:
816
817     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 create)
818     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 create)
819
820 The first function takes a literal string, the second uses the string stored
821 in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
822 C<HV*>.  The C<create> flag will create a new package if it is set.
823
824 The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
825 you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
826 packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
827 language itself.
828
829 Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
830 out the stash pointer by using:
831
832     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
833
834 then use the following to get the package name itself:
835
836     char*  HvNAME(HV* stash);
837
838 If you need to bless or re-bless an object you can use the following
839 function:
840
841     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
842
843 where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
844 argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
845 as any other SV.
846
847 For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
848
849 =head2 Double-Typed SVs
850
851 Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
852 double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
853 actual scalar data from the stored type into the requested type.
854
855 Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
856 example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
857 or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
858
859 To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
860 C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
861 so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
862 four macros to set the flags are:
863
864         SvIOK_on
865         SvNOK_on
866         SvPOK_on
867         SvROK_on
868
869 The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
870 you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
871 only the bit for the particular type of data being set, and turns off
872 all the rest.
873
874 For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
875 both the numeric and descriptive string error values, you could use the
876 following code:
877
878     extern int  dberror;
879     extern char *dberror_list;
880
881     SV* sv = get_sv("dberror", TRUE);
882     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
883     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
884     SvIOK_on(sv);
885
886 If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
887 macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
888
889 =head2 Magic Variables
890
891 [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
892 bills.  Everything not permitted is forbidden.]
893
894 Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
895 SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
896 linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
897
898     struct magic {
899         MAGIC*      mg_moremagic;
900         MGVTBL*     mg_virtual;
901         U16         mg_private;
902         char        mg_type;
903         U8          mg_flags;
904         SV*         mg_obj;
905         char*       mg_ptr;
906         I32         mg_len;
907     };
908
909 Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
910
911 =head2 Assigning Magic
912
913 Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
914
915     void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
916
917 The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
918 feature.
919
920 If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
921 convert C<sv> to type C<SVt_PVMG>. Perl then continues by adding new magic
922 to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior entry
923 of the same type of magic is deleted.  Note that this can be overridden,
924 and multiple instances of the same type of magic can be associated with an
925 SV.
926
927 The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
928 the magic, typically the name of a variable. C<namlen> is stored in the
929 C<mg_len> field and if C<name> is non-null then either a C<savepvn> copy of
930 C<name> or C<name> itself is stored in the C<mg_ptr> field, depending on
931 whether C<namlen> is greater than zero or equal to zero respectively.  As a
932 special case, if C<(name && namlen == HEf_SVKEY)> then C<name> is assumed
933 to contain an C<SV*> and is stored as-is with its REFCNT incremented.
934
935 The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
936 "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
937 See the L<Magic Virtual Tables> section below.  The C<how> argument is also
938 stored in the C<mg_type> field. The value of C<how> should be chosen
939 from the set of macros C<PERL_MAGIC_foo> found in F<perl.h>. Note that before
940 these macros were added, Perl internals used to directly use character
941 literals, so you may occasionally come across old code or documentation
942 referring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
943
944 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
945 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
946 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
947 the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, or if it is a NULL pointer,
948 then C<obj> is merely stored, without the reference count being incremented.
949
950 See also C<sv_magicext> in L<perlapi> for a more flexible way to add magic
951 to an SV.
952
953 There is also a function to add magic to an C<HV>:
954
955     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
956
957 This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
958
959 To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
960
961     void sv_unmagic(SV *sv, int type);
962
963 The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
964 was initially made magical.
965
966 =head2 Magic Virtual Tables
967
968 The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to an
969 C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
970 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
971 applied to that variable.
972
973 The C<MGVTBL> has five (or sometimes eight) pointers to the following
974 routine types:
975
976     int  (*svt_get)(SV* sv, MAGIC* mg);
977     int  (*svt_set)(SV* sv, MAGIC* mg);
978     U32  (*svt_len)(SV* sv, MAGIC* mg);
979     int  (*svt_clear)(SV* sv, MAGIC* mg);
980     int  (*svt_free)(SV* sv, MAGIC* mg);
981
982     int  (*svt_copy)(SV *sv, MAGIC* mg, SV *nsv, const char *name, int namlen);
983     int  (*svt_dup)(MAGIC *mg, CLONE_PARAMS *param);
984     int  (*svt_local)(SV *nsv, MAGIC *mg);
985
986
987 This MGVTBL structure is set at compile-time in F<perl.h> and there are
988 currently 19 types (or 21 with overloading turned on).  These different
989 structures contain pointers to various routines that perform additional
990 actions depending on which function is being called.
991
992     Function pointer    Action taken
993     ----------------    ------------
994     svt_get             Do something before the value of the SV is retrieved.
995     svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
996     svt_len             Report on the SV's length.
997     svt_clear           Clear something the SV represents.
998     svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
999
1000     svt_copy            copy tied variable magic to a tied element
1001     svt_dup             duplicate a magic structure during thread cloning
1002     svt_local           copy magic to local value during 'local'
1003
1004 For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
1005 to an C<mg_type> of C<PERL_MAGIC_sv>) contains:
1006
1007     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
1008
1009 Thus, when an SV is determined to be magical and of type C<PERL_MAGIC_sv>,
1010 if a get operation is being performed, the routine C<magic_get> is
1011 called.  All the various routines for the various magical types begin
1012 with C<magic_>.  NOTE: the magic routines are not considered part of
1013 the Perl API, and may not be exported by the Perl library.
1014
1015 The last three slots are a recent addition, and for source code
1016 compatibility they are only checked for if one of the three flags
1017 MGf_COPY, MGf_DUP or MGf_LOCAL is set in mg_flags. This means that most
1018 code can continue declaring a vtable as a 5-element value. These three are
1019 currently used exclusively by the threading code, and are highly subject
1020 to change.
1021
1022 The current kinds of Magic Virtual Tables are:
1023
1024     mg_type
1025     (old-style char and macro)   MGVTBL         Type of magic
1026     --------------------------   ------         ----------------------------
1027     \0 PERL_MAGIC_sv             vtbl_sv        Special scalar variable
1028     A  PERL_MAGIC_overload       vtbl_amagic    %OVERLOAD hash
1029     a  PERL_MAGIC_overload_elem  vtbl_amagicelem %OVERLOAD hash element
1030     c  PERL_MAGIC_overload_table (none)         Holds overload table (AMT)
1031                                                 on stash
1032     B  PERL_MAGIC_bm             vtbl_bm        Boyer-Moore (fast string search)
1033     D  PERL_MAGIC_regdata        vtbl_regdata   Regex match position data
1034                                                 (@+ and @- vars)
1035     d  PERL_MAGIC_regdatum       vtbl_regdatum  Regex match position data
1036                                                 element
1037     E  PERL_MAGIC_env            vtbl_env       %ENV hash
1038     e  PERL_MAGIC_envelem        vtbl_envelem   %ENV hash element
1039     f  PERL_MAGIC_fm             vtbl_fm        Formline ('compiled' format)
1040     g  PERL_MAGIC_regex_global   vtbl_mglob     m//g target / study()ed string
1041     I  PERL_MAGIC_isa            vtbl_isa       @ISA array
1042     i  PERL_MAGIC_isaelem        vtbl_isaelem   @ISA array element
1043     k  PERL_MAGIC_nkeys          vtbl_nkeys     scalar(keys()) lvalue
1044     L  PERL_MAGIC_dbfile         (none)         Debugger %_<filename
1045     l  PERL_MAGIC_dbline         vtbl_dbline    Debugger %_<filename element
1046     m  PERL_MAGIC_mutex          vtbl_mutex     ???
1047     o  PERL_MAGIC_collxfrm       vtbl_collxfrm  Locale collate transformation
1048     P  PERL_MAGIC_tied           vtbl_pack      Tied array or hash
1049     p  PERL_MAGIC_tiedelem       vtbl_packelem  Tied array or hash element
1050     q  PERL_MAGIC_tiedscalar     vtbl_packelem  Tied scalar or handle
1051     r  PERL_MAGIC_qr             vtbl_qr        precompiled qr// regex
1052     S  PERL_MAGIC_sig            vtbl_sig       %SIG hash
1053     s  PERL_MAGIC_sigelem        vtbl_sigelem   %SIG hash element
1054     t  PERL_MAGIC_taint          vtbl_taint     Taintedness
1055     U  PERL_MAGIC_uvar           vtbl_uvar      Available for use by extensions
1056     v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
1057     V  PERL_MAGIC_vstring        (none)         v-string scalars
1058     w  PERL_MAGIC_utf8           vtbl_utf8      UTF-8 length+offset cache
1059     x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
1060     y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
1061                                                 variable / smart parameter
1062                                                 vivification
1063     *  PERL_MAGIC_glob           vtbl_glob      GV (typeglob)
1064     #  PERL_MAGIC_arylen         vtbl_arylen    Array length ($#ary)
1065     .  PERL_MAGIC_pos            vtbl_pos       pos() lvalue
1066     <  PERL_MAGIC_backref        vtbl_backref   back pointer to a weak ref 
1067     ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by extensions
1068     :  PERL_MAGIC_symtab         (none)         hash used as symbol table
1069     %  PERL_MAGIC_rhash          (none)         hash used as restricted hash
1070     @  PERL_MAGIC_arylen_p       vtbl_arylen_p  pointer to $#a from @a
1071
1072
1073 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
1074 uppercase letter is typically used to represent some kind of composite type
1075 (a list or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element
1076 of that composite type. Some internals code makes use of this case
1077 relationship.  However, 'v' and 'V' (vec and v-string) are in no way related.
1078
1079 The C<PERL_MAGIC_ext> and C<PERL_MAGIC_uvar> magic types are defined
1080 specifically for use by extensions and will not be used by perl itself.
1081 Extensions can use C<PERL_MAGIC_ext> magic to 'attach' private information
1082 to variables (typically objects).  This is especially useful because
1083 there is no way for normal perl code to corrupt this private information
1084 (unlike using extra elements of a hash object).
1085
1086 Similarly, C<PERL_MAGIC_uvar> magic can be used much like tie() to call a
1087 C function any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
1088 C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
1089
1090     struct ufuncs {
1091         I32 (*uf_val)(pTHX_ IV, SV*);
1092         I32 (*uf_set)(pTHX_ IV, SV*);
1093         IV uf_index;
1094     };
1095
1096 When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
1097 function will be called with C<uf_index> as the first arg and a pointer to
1098 the SV as the second.  A simple example of how to add C<PERL_MAGIC_uvar>
1099 magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
1100 sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
1101
1102     void
1103     Umagic(sv)
1104         SV *sv;
1105     PREINIT:
1106         struct ufuncs uf;
1107     CODE:
1108         uf.uf_val   = &my_get_fn;
1109         uf.uf_set   = &my_set_fn;
1110         uf.uf_index = 0;
1111         sv_magic(sv, 0, PERL_MAGIC_uvar, (char*)&uf, sizeof(uf));
1112
1113 Note that because multiple extensions may be using C<PERL_MAGIC_ext>
1114 or C<PERL_MAGIC_uvar> magic, it is important for extensions to take
1115 extra care to avoid conflict.  Typically only using the magic on
1116 objects blessed into the same class as the extension is sufficient.
1117 For C<PERL_MAGIC_ext> magic, it may also be appropriate to add an I32
1118 'signature' at the top of the private data area and check that.
1119
1120 Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
1121 earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
1122 be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
1123 calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
1124 C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
1125 C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
1126 obtained from external sources in functions that don't handle magic.
1127 See L<perlapi> for a description of these functions.
1128 For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
1129 followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
1130 since their implementation handles 'get' magic.
1131
1132 =head2 Finding Magic
1133
1134     MAGIC* mg_find(SV*, int type); /* Finds the magic pointer of that type */
1135
1136 This routine returns a pointer to the C<MAGIC> structure stored in the SV.
1137 If the SV does not have that magical feature, C<NULL> is returned.  Also,
1138 if the SV is not of type SVt_PVMG, Perl may core dump.
1139
1140     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
1141
1142 This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
1143 field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
1144 the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
1145
1146 =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
1147
1148 Tied hashes and arrays are magical beasts of the C<PERL_MAGIC_tied>
1149 magic type.
1150
1151 WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
1152 access functions requires understanding a few caveats.  Some
1153 of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
1154 in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below. If
1155 you find yourself actually applying such information in this section, be
1156 aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
1157
1158 The perl tie function associates a variable with an object that implements
1159 the various GET, SET, etc methods.  To perform the equivalent of the perl
1160 tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
1161 carries out the necessary steps - firstly it creates a new hash, and then
1162 creates a second hash which it blesses into the class which will implement
1163 the tie methods. Lastly it ties the two hashes together, and returns a
1164 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
1165 TIEHASH method in the MyTie class -
1166 see L<Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
1167 to do this.
1168
1169     SV*
1170     mytie()
1171     PREINIT:
1172         HV *hash;
1173         HV *stash;
1174         SV *tie;
1175     CODE:
1176         hash = newHV();
1177         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
1178         stash = gv_stashpv("MyTie", TRUE);
1179         sv_bless(tie, stash);
1180         hv_magic(hash, (GV*)tie, PERL_MAGIC_tied);
1181         RETVAL = newRV_noinc(hash);
1182     OUTPUT:
1183         RETVAL
1184
1185 The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
1186 copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
1187 C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
1188 actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
1189 C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
1190 C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
1191 TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
1192 C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
1193 leak. [/MAYCHANGE]
1194
1195 The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
1196 C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
1197
1198 C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
1199 C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
1200 has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
1201 need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
1202 need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
1203 the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
1204 you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
1205 a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
1206 method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
1207
1208 [MAYCHANGE]
1209 In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
1210 fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
1211 merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
1212 "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
1213 do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
1214 the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
1215 and hashes.
1216
1217 Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
1218 functions requires the user to be aware of whether they are operating on
1219 "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
1220 changed to provide more transparent access to both tied and normal data
1221 types in future versions.
1222 [/MAYCHANGE]
1223
1224 You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
1225 are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
1226 and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
1227 about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
1228 the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
1229 This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
1230 substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
1231 will not be insignificant.
1232
1233 =head2 Localizing changes
1234
1235 Perl has a very handy construction
1236
1237   {
1238     local $var = 2;
1239     ...
1240   }
1241
1242 This construction is I<approximately> equivalent to
1243
1244   {
1245     my $oldvar = $var;
1246     $var = 2;
1247     ...
1248     $var = $oldvar;
1249   }
1250
1251 The biggest difference is that the first construction would
1252 reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
1253 the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval>, etc. It is a little bit
1254 more efficient as well.
1255
1256 There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
1257 I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
1258 undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
1259 die()). A I<block>-like construct is created by a pair of
1260 C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
1261 Such a construct may be created specially for some important localized
1262 task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
1263 subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
1264 used. (In the second case the overhead of additional localization must
1265 be almost negligible.) Note that any XSUB is automatically enclosed in
1266 an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
1267
1268 Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
1269
1270 =over 4
1271
1272 =item C<SAVEINT(int i)>
1273
1274 =item C<SAVEIV(IV i)>
1275
1276 =item C<SAVEI32(I32 i)>
1277
1278 =item C<SAVELONG(long i)>
1279
1280 These macros arrange things to restore the value of integer variable
1281 C<i> at the end of enclosing I<pseudo-block>.
1282
1283 =item C<SAVESPTR(s)>
1284
1285 =item C<SAVEPPTR(p)>
1286
1287 These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
1288 C<p>. C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
1289 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
1290 and back.
1291
1292 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
1293
1294 The refcount of C<sv> would be decremented at the end of
1295 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
1296 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
1297 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
1298 C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
1299 lifetimes can be wildly different.
1300
1301 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
1302
1303 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
1304
1305 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
1306 scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
1307 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
1308 live scope has finished executing.
1309
1310 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
1311
1312 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
1313
1314 =item C<SAVEFREEPV(p)>
1315
1316 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
1317 end of I<pseudo-block>.
1318
1319 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
1320
1321 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
1322 the end of I<pseudo-block>.
1323
1324 =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
1325
1326 The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>. The
1327 string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
1328 short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
1329 this:
1330
1331   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
1332
1333 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
1334
1335 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1336 only argument C<p>.
1337
1338 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
1339
1340 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1341 implicit context argument (if any), and C<p>.
1342
1343 =item C<SAVESTACK_POS()>
1344
1345 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
1346 at the end of I<pseudo-block>.
1347
1348 =back
1349
1350 The following API list contains functions, thus one needs to
1351 provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
1352 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar
1353 function takes C<int *>.
1354
1355 =over 4
1356
1357 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
1358
1359 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
1360
1361 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
1362
1363 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
1364
1365 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
1366
1367 =item C<void save_item(SV *item)>
1368
1369 Duplicates the current value of C<SV>, on the exit from the current
1370 C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> will restore the value of C<SV>
1371 using the stored value. It doesn't handle magic. Use C<save_scalar> if
1372 magic is affected.
1373
1374 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
1375
1376 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
1377 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
1378
1379 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
1380
1381 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate an C<SV *>.
1382
1383 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
1384
1385 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
1386
1387 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
1388
1389 =back
1390
1391 The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
1392 I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
1393 the containing scope should take a look there too.
1394
1395 =head1 Subroutines
1396
1397 =head2 XSUBs and the Argument Stack
1398
1399 The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
1400 An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
1401 program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
1402
1403 The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
1404 the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
1405 Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
1406 an C<SV*> is used.
1407
1408 Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
1409 the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
1410 argument stack is not already long enough to handle all the return values.
1411 An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
1412 two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
1413
1414 To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
1415 extended using the macro:
1416
1417     EXTEND(SP, num);
1418
1419 where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
1420 and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
1421
1422 Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using C<PUSHs>
1423 macro. The pushed values will often need to be "mortal" (See
1424 L</Reference Counts and Mortality>):
1425
1426     PUSHs(sv_2mortal(newSViv(an_integer)))
1427     PUSHs(sv_2mortal(newSVuv(an_unsigned_integer)))
1428     PUSHs(sv_2mortal(newSVnv(a_double)))
1429     PUSHs(sv_2mortal(newSVpv("Some String",0)))
1430
1431 And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
1432 as in:
1433
1434     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
1435
1436 An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
1437 to use the macro:
1438
1439     XPUSHs(SV*)
1440
1441 This macro automatically adjust the stack for you, if needed.  Thus, you
1442 do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
1443
1444 Despite their suggestions in earlier versions of this document the macros
1445 C<(X)PUSH[iunp]> are I<not> suited to XSUBs which return multiple results.
1446 For that, either stick to the C<(X)PUSHs> macros shown above, or use the new
1447 C<m(X)PUSH[iunp]> macros instead; see L</Putting a C value on Perl stack>.
1448
1449 For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
1450
1451 =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
1452
1453 There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
1454 within a C program.  These four are:
1455
1456     I32  call_sv(SV*, I32);
1457     I32  call_pv(const char*, I32);
1458     I32  call_method(const char*, I32);
1459     I32  call_argv(const char*, I32, register char**);
1460
1461 The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
1462 contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
1463 reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
1464 that control the context in which the subroutine is called, whether
1465 or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
1466 trapped, and how to treat return values.
1467
1468 All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
1469 on the Perl stack.
1470
1471 These routines used to be called C<perl_call_sv>, etc., before Perl v5.6.0,
1472 but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
1473 compatibility.
1474
1475 When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
1476 must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
1477 functions:
1478
1479     dSP
1480     SP
1481     PUSHMARK()
1482     PUTBACK
1483     SPAGAIN
1484     ENTER
1485     SAVETMPS
1486     FREETMPS
1487     LEAVE
1488     XPUSH*()
1489     POP*()
1490
1491 For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
1492 consult L<perlcall>.
1493
1494 =head2 Memory Allocation
1495
1496 =head3 Allocation
1497
1498 All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
1499 using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
1500 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
1501 used within perl.
1502
1503 It is suggested that you enable the version of malloc that is distributed
1504 with Perl.  It keeps pools of various sizes of unallocated memory in
1505 order to satisfy allocation requests more quickly.  However, on some
1506 platforms, it may cause spurious malloc or free errors.
1507
1508 The following three macros are used to initially allocate memory :
1509
1510     Newx(pointer, number, type);
1511     Newxc(pointer, number, type, cast);
1512     Newxz(pointer, number, type);
1513
1514 The first argument C<pointer> should be the name of a variable that will
1515 point to the newly allocated memory.
1516
1517 The second and third arguments C<number> and C<type> specify how many of
1518 the specified type of data structure should be allocated.  The argument
1519 C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newxc>, C<cast>,
1520 should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
1521 argument.
1522
1523 Unlike the C<Newx> and C<Newxc> macros, the C<Newxz> macro calls C<memzero>
1524 to zero out all the newly allocated memory.
1525
1526 =head3 Reallocation
1527
1528     Renew(pointer, number, type);
1529     Renewc(pointer, number, type, cast);
1530     Safefree(pointer)
1531
1532 These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
1533 piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
1534 match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
1535 "magic cookie" argument.
1536
1537 =head3 Moving
1538
1539     Move(source, dest, number, type);
1540     Copy(source, dest, number, type);
1541     Zero(dest, number, type);
1542
1543 These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
1544 memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
1545 destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
1546 instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
1547 function).
1548
1549 =head2 PerlIO
1550
1551 The most recent development releases of Perl has been experimenting with
1552 removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
1553 other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
1554 abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
1555 was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
1556 abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
1557 is being used.
1558
1559 For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
1560
1561 =head2 Putting a C value on Perl stack
1562
1563 A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
1564 stack machine) put an SV* on the stack. However, as an optimization
1565 the corresponding SV is (usually) not recreated each time. The opcodes
1566 reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
1567 not constantly freed/created.
1568
1569 Each of the targets is created only once (but see
1570 L<Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
1571 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
1572 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
1573
1574 The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
1575 directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
1576 others, which use it via C<(X)PUSH[iunp]>.
1577
1578 Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
1579 values on the stack. The following code will not do what you think:
1580
1581     XPUSHi(10);
1582     XPUSHi(20);
1583
1584 This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
1585 the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
1586 At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
1587 and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
1588 to 20.
1589
1590 If you need to push multiple different values then you should either use
1591 the C<(X)PUSHs> macros, or else use the new C<m(X)PUSH[iunp]> macros,
1592 none of which make use of C<TARG>.  The C<(X)PUSHs> macros simply push an
1593 SV* on the stack, which, as noted under L</XSUBs and the Argument Stack>,
1594 will often need to be "mortal".  The new C<m(X)PUSH[iunp]> macros make
1595 this a little easier to achieve by creating a new mortal for you (via
1596 C<(X)PUSHmortal>), pushing that onto the stack (extending it if necessary
1597 in the case of the C<mXPUSH[iunp]> macros), and then setting its value.
1598 Thus, instead of writing this to "fix" the example above:
1599
1600     XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(10)))
1601     XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(20)))
1602
1603 you can simply write:
1604
1605     mXPUSHi(10)
1606     mXPUSHi(20)
1607
1608 On a related note, if you do use C<(X)PUSH[iunp]>, then you're going to
1609 need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
1610 macros can make use of the local variable C<TARG>.  See also C<dTARGET>
1611 and C<dXSTARG>.
1612
1613 =head2 Scratchpads
1614
1615 The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
1616 are created. The answer is that they are created when the current unit --
1617 a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
1618 subroutines) -- is compiled. During this time a special anonymous Perl
1619 array is created, which is called a scratchpad for the current
1620 unit.
1621
1622 A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
1623 targets for opcodes. One can deduce that an SV lives on a scratchpad
1624 by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
1625 I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.
1626
1627 The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1. Different
1628 OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
1629 would not conflict with the expected life of the temporary.
1630
1631 =head2 Scratchpads and recursion
1632
1633 In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
1634 the scratchpad AV. In fact it contains a pointer to an AV of
1635 (initially) one element, and this element is the scratchpad AV. Why do
1636 we need an extra level of indirection?
1637
1638 The answer is B<recursion>, and maybe B<threads>. Both
1639 these can create several execution pointers going into the same
1640 subroutine. For the subroutine-child not write over the temporaries
1641 for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
1642 child), the parent and the child should have different
1643 scratchpads. (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
1644
1645 So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
1646 On each entry to the subroutine it is checked that the current
1647 depth of the recursion is not more than the length of this array, and
1648 if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
1649
1650 The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
1651 marked with correct flags.
1652
1653 =head1 Compiled code
1654
1655 =head2 Code tree
1656
1657 Here we describe the internal form your code is converted to by
1658 Perl. Start with a simple example:
1659
1660   $a = $b + $c;
1661
1662 This is converted to a tree similar to this one:
1663
1664              assign-to
1665            /           \
1666           +             $a
1667         /   \
1668       $b     $c
1669
1670 (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
1671 parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
1672 There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
1673 which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
1674 example above it looks like:
1675
1676      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
1677
1678 But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
1679 some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
1680 contains more nodes than our simplified example, the execution order
1681 is the same as in our example.
1682
1683 =head2 Examining the tree
1684
1685 If you have your perl compiled for debugging (usually done with
1686 C<-DDEBUGGING> on the C<Configure> command line), you may examine the
1687 compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
1688 output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
1689 this:
1690
1691     5           TYPE = add  ===> 6
1692                 TARG = 1
1693                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1694                 {
1695                     TYPE = null  ===> (4)
1696                       (was rv2sv)
1697                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1698                     {
1699     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
1700                         FLAGS = (SCALAR)
1701                         GV = main::b
1702                     }
1703                 }
1704                 {
1705                     TYPE = null  ===> (5)
1706                       (was rv2sv)
1707                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
1708                     {
1709     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
1710                         FLAGS = (SCALAR)
1711                         GV = main::c
1712                     }
1713                 }
1714
1715 This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
1716 not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
1717 children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
1718 of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
1719
1720                    add
1721                  /     \
1722                null    null
1723                 |       |
1724                gvsv    gvsv
1725
1726 The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
1727 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
1728 C<gvsv gvsv add whatever>.
1729
1730 Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
1731 Perl core. The code which implements each operation can be found in the
1732 F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
1733 is C<pp_gvsv>, and so on. As the tree above shows, different ops have
1734 different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
1735 expect, and so has two children. To accommodate the various different
1736 numbers of children, there are various types of op data structure, and
1737 they link together in different ways.
1738
1739 The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children. Unary
1740 operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
1741 C<op_first> field. Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
1742 C<op_first> field but also an C<op_last> field. The most complex type of
1743 op is a C<LISTOP>, which has any number of children. In this case, the
1744 first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
1745 C<op_last>. The children in between can be found by iteratively
1746 following the C<op_sibling> pointer from the first child to the last.
1747
1748 There are also two other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
1749 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children. If the
1750 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>. To
1751 complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
1752 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
1753 have children in accordance with its former type.
1754
1755 Another way to examine the tree is to use a compiler back-end module, such
1756 as L<B::Concise>.
1757
1758 =head2 Compile pass 1: check routines
1759
1760 The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
1761 the constructions it recognizes. Since I<yacc> works bottom-up, so does
1762 the first pass of perl compilation.
1763
1764 What makes this pass interesting for perl developers is that some
1765 optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
1766 so-called "check routines".  The correspondence between node names
1767 and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
1768 forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
1769
1770 A check routine is called when the node is fully constructed except
1771 for the execution-order thread.  Since at this time there are no
1772 back-links to the currently constructed node, one can do most any
1773 operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
1774 new nodes above/below it.
1775
1776 The check routine returns the node which should be inserted into the
1777 tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
1778 its argument).
1779
1780 By convention, check routines have names C<ck_*>. They are usually
1781 called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
1782 called from F<perly.y>).
1783
1784 =head2 Compile pass 1a: constant folding
1785
1786 Immediately after the check routine is called the returned node is
1787 checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
1788 judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
1789 node with the "return value" of the corresponding subtree is
1790 substituted instead.  The subtree is deleted.
1791
1792 If constant folding was not performed, the execution-order thread is
1793 created.
1794
1795 =head2 Compile pass 2: context propagation
1796
1797 When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
1798 down through the tree.  At this time the context can have 5 values
1799 (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
1800 lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
1801 to bottom: a node's context determines the context for its children.
1802
1803 Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
1804 Since at this moment the compile tree contains back-references (via
1805 "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
1806 optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
1807 of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
1808
1809 =head2 Compile pass 3: peephole optimization
1810
1811 After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
1812 is created, an additional pass over the code is performed. This pass
1813 is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
1814 additional complications for conditionals).  These optimizations are
1815 done in the subroutine peep().  Optimizations performed at this stage
1816 are subject to the same restrictions as in the pass 2.
1817
1818 =head2 Pluggable runops
1819
1820 The compile tree is executed in a runops function.  There are two runops
1821 functions, in F<run.c> and in F<dump.c>.  C<Perl_runops_debug> is used
1822 with DEBUGGING and C<Perl_runops_standard> is used otherwise.  For fine
1823 control over the execution of the compile tree it is possible to provide
1824 your own runops function.
1825
1826 It's probably best to copy one of the existing runops functions and
1827 change it to suit your needs.  Then, in the BOOT section of your XS
1828 file, add the line:
1829
1830   PL_runops = my_runops;
1831
1832 This function should be as efficient as possible to keep your programs
1833 running as fast as possible.
1834
1835 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
1836
1837 To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
1838 functions which produce formatted output of internal data structures.
1839
1840 The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
1841 for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs. The C<Devel::Peek> module calls
1842 C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
1843 module should already be familiar with its format.
1844
1845 C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
1846 derivatives, and produces output similar to C<perl -Dx>; in fact,
1847 C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
1848 exactly like C<-Dx>.
1849
1850 Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
1851 op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
1852 subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
1853 there is no op tree)
1854
1855     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
1856
1857     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
1858
1859     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
1860
1861     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
1862
1863     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
1864
1865     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
1866
1867 and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
1868 the op tree of the main root.
1869
1870 =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
1871
1872 =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1873
1874 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
1875 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
1876 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
1877 there are ways for you to build Perl so that you can have multiple
1878 interpreters, with one interpreter represented either as a C structure,
1879 or inside a thread-specific structure.  These structures contain all
1880 the context, the state of that interpreter.
1881
1882 Two macros control the major Perl build flavors: MULTIPLICITY and
1883 USE_5005THREADS.  The MULTIPLICITY build has a C structure
1884 that packages all the interpreter state, and there is a similar thread-specific
1885 data structure under USE_5005THREADS.  In both cases,
1886 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also normally defined, and enables the
1887 support for passing in a "hidden" first argument that represents all three
1888 data structures.
1889
1890 Two other "encapsulation" macros are the PERL_GLOBAL_STRUCT and
1891 PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE (the latter turns on the former, and the
1892 former turns on MULTIPLICITY.)  The PERL_GLOBAL_STRUCT causes all the
1893 internal variables of Perl to be wrapped inside a single global struct,
1894 struct perl_vars, accessible as (globals) &PL_Vars or PL_VarsPtr or
1895 the function  Perl_GetVars().  The PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE goes
1896 one step further, there is still a single struct (allocated in main()
1897 either from heap or from stack) but there are no global data symbols
1898 pointing to it.  In either case the global struct should be initialised
1899 as the very first thing in main() using Perl_init_global_struct() and
1900 correspondingly tear it down after perl_free() using Perl_free_global_struct(),
1901 please see F<miniperlmain.c> for usage details.  You may also need
1902 to use C<dVAR> in your coding to "declare the global variables"
1903 when you are using them.  dTHX does this for you automatically.
1904
1905 For backward compatibility reasons defining just PERL_GLOBAL_STRUCT
1906 doesn't actually hide all symbols inside a big global struct: some
1907 PerlIO_xxx vtables are left visible.  The PERL_GLOBAL_STRUCT_PRIVATE
1908 then hides everything (see how the PERLIO_FUNCS_DECL is used).
1909
1910 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
1911 either subroutines taking some kind of structure as the first
1912 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
1913 enable these two very different ways of building the interpreter,
1914 the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
1915 use of macros and subroutine naming conventions.
1916
1917 First problem: deciding which functions will be public API functions and
1918 which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private
1919 (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
1920 "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
1921 part of the API. (See L</Internal Functions>.) The easiest way to be B<sure> a
1922 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.
1923 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you
1924 think it should be (i.e., you need it for your extension), send mail via
1925 L<perlbug> explaining why you think it should be.
1926
1927 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
1928 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
1929 or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
1930 declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
1931 function used within the Perl guts:
1932
1933   STATIC void
1934   S_incline(pTHX_ char *s)
1935
1936 STATIC becomes "static" in C, and may be #define'd to nothing in some
1937 configurations in future.
1938
1939 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
1940 sanctioned for use in extensions) begins like this:
1941
1942   void
1943   Perl_sv_setiv(pTHX_ SV* dsv, IV num)
1944
1945 C<pTHX_> is one of a number of macros (in perl.h) that hide the
1946 details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
1947 or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
1948 The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
1949 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
1950 their variants.
1951
1952 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
1953 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
1954 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
1955 after the context argument because other arguments follow it.  If
1956 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
1957 subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
1958 macro without the trailing underscore is used when there are no additional
1959 explicit arguments.
1960
1961 When a core function calls another, it must pass the context.  This
1962 is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setiv>.  It expands into
1963 something like this:
1964
1965     #ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
1966       #define sv_setiv(a,b)      Perl_sv_setiv(aTHX_ a, b)
1967       /* can't do this for vararg functions, see below */
1968     #else
1969       #define sv_setiv           Perl_sv_setiv
1970     #endif
1971
1972 This works well, and means that XS authors can gleefully write:
1973
1974     sv_setiv(foo, bar);
1975
1976 and still have it work under all the modes Perl could have been
1977 compiled with.
1978
1979 This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
1980 imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
1981 either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
1982 argument (the Perl core tends to do this with functions like
1983 Perl_warner), or use a context-free version.
1984
1985 The context-free version of Perl_warner is called
1986 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
1987 it does dTHX; to get the context from thread-local storage.  We
1988 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
1989 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
1990 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
1991
1992 You can ignore [pad]THXx when browsing the Perl headers/sources.
1993 Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
1994 need only be aware of [pad]THX.
1995
1996 =head2 So what happened to dTHR?
1997
1998 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
1999 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
2000 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
2001 later still have it for backward source compatibility, but it is defined
2002 to be a no-op.
2003
2004 =head2 How do I use all this in extensions?
2005
2006 When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
2007 any functions in the Perl API will need to pass the initial context
2008 argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
2009 such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
2010 built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
2011
2012 There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
2013 which is also the default, in order to maintain source compatibility
2014 with extensions: whenever XSUB.h is #included, it redefines the aTHX
2015 and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
2016 Thus, something like:
2017
2018         sv_setiv(sv, num);
2019
2020 in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
2021 in effect:
2022
2023         Perl_sv_setiv(Perl_get_context(), sv, num);
2024
2025 or to this otherwise:
2026
2027         Perl_sv_setiv(sv, num);
2028
2029 You have to do nothing new in your extension to get this; since
2030 the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
2031 work.
2032
2033 The second, more efficient way is to use the following template for
2034 your Foo.xs:
2035
2036         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
2037         #include "EXTERN.h"
2038         #include "perl.h"
2039         #include "XSUB.h"
2040
2041         static my_private_function(int arg1, int arg2);
2042
2043         static SV *
2044         my_private_function(int arg1, int arg2)
2045         {
2046             dTHX;       /* fetch context */
2047             ... call many Perl API functions ...
2048         }
2049
2050         [... etc ...]
2051
2052         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
2053
2054         /* typical XSUB */
2055
2056         void
2057         my_xsub(arg)
2058                 int arg
2059             CODE:
2060                 my_private_function(arg, 10);
2061
2062 Note that the only two changes from the normal way of writing an
2063 extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
2064 including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
2065 the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
2066 know which functions need this, because the C compiler will complain
2067 that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
2068 are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
2069 correctly defined to pass in the implicit context if needed.
2070
2071 The third, even more efficient way is to ape how it is done within
2072 the Perl guts:
2073
2074
2075         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
2076         #include "EXTERN.h"
2077         #include "perl.h"
2078         #include "XSUB.h"
2079
2080         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
2081         static my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
2082
2083         static SV *
2084         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
2085         {
2086             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
2087             ... call Perl API functions ...
2088         }
2089
2090         [... etc ...]
2091
2092         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
2093
2094         /* typical XSUB */
2095
2096         void
2097         my_xsub(arg)
2098                 int arg
2099             CODE:
2100                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
2101
2102 This implementation never has to fetch the context using a function
2103 call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
2104 your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
2105 two approaches freely.
2106
2107 Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
2108 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
2109 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
2110
2111 If one is compiling Perl with the C<-DPERL_GLOBAL_STRUCT> the C<dVAR>
2112 definition is needed if the Perl global variables (see F<perlvars.h>
2113 or F<globvar.sym>) are accessed in the function and C<dTHX> is not
2114 used (the C<dTHX> includes the C<dVAR> if necessary).  One notices
2115 the need for C<dVAR> only with the said compile-time define, because
2116 otherwise the Perl global variables are visible as-is.
2117
2118 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
2119
2120 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
2121 another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
2122 initialized correctly in each of those threads.
2123
2124 The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
2125 the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
2126 anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
2127 created it, and that thread did not create or call any other interpreters
2128 afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
2129 thread before calling any functions in the Perl API on that particular
2130 interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
2131 thread as the first thing you do:
2132
2133         /* do this before doing anything else with some_perl */
2134         PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
2135
2136         ... other Perl API calls on some_perl go here ...
2137
2138 =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
2139
2140 Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
2141 that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
2142 there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
2143 about the environment it's running on.  This is enabled with the
2144 PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with USE_ITHREADS
2145 and USE_5005THREADS on Windows (see inside iperlsys.h).
2146
2147 This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
2148 environment) for all the system calls.  This makes it possible for
2149 all the system stuff to maintain their own state, broken down into
2150 seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
2151 calls (see win32/perllib.c) for the default perl executable, but for a
2152 more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
2153 the extra work needed to pretend that different interpreters are
2154 actually different "processes", would be done here.
2155
2156 The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
2157 There could be one or more interpreters in a process, and one or
2158 more "hosts", with free association between them.
2159
2160 =head1 Internal Functions
2161
2162 All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
2163 world are prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
2164 functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
2165 Similarly, all global variables begin with C<PL_>. (By convention,
2166 static functions start with C<S_>.)
2167
2168 Inside the Perl core, you can get at the functions either with or
2169 without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines that live in
2170 F<embed.h>. This header file is generated automatically from
2171 F<embed.pl> and F<embed.fnc>. F<embed.pl> also creates the prototyping
2172 header files for the internal functions, generates the documentation
2173 and a lot of other bits and pieces. It's important that when you add
2174 a new function to the core or change an existing one, you change the
2175 data in the table in F<embed.fnc> as well. Here's a sample entry from
2176 that table:
2177
2178     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
2179
2180 The second column is the return type, the third column the name. Columns
2181 after that are the arguments. The first column is a set of flags:
2182
2183 =over 3
2184
2185 =item A
2186
2187 This function is a part of the public API. All such functions should also
2188 have 'd', very few do not.
2189
2190 =item p
2191
2192 This function has a C<Perl_> prefix; i.e. it is defined as
2193 C<Perl_av_fetch>.
2194
2195 =item d
2196
2197 This function has documentation using the C<apidoc> feature which we'll
2198 look at in a second.  Some functions have 'd' but not 'A'; docs are good.
2199
2200 =back
2201
2202 Other available flags are:
2203
2204 =over 3
2205
2206 =item s
2207
2208 This is a static function and is defined as C<STATIC S_whatever>, and
2209 usually called within the sources as C<whatever(...)>.
2210
2211 =item n
2212
2213 This does not need a interpreter context, so the definition has no
2214 C<pTHX>, and it follows that callers don't use C<aTHX>.  (See
2215 L<perlguts/Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT>.)
2216
2217 =item r
2218
2219 This function never returns; C<croak>, C<exit> and friends.
2220
2221 =item f
2222
2223 This function takes a variable number of arguments, C<printf> style.
2224 The argument list should end with C<...>, like this:
2225
2226     Afprd   |void   |croak          |const char* pat|...
2227
2228 =item M
2229
2230 This function is part of the experimental development API, and may change
2231 or disappear without notice.
2232
2233 =item o
2234
2235 This function should not have a compatibility macro to define, say,
2236 C<Perl_parse> to C<parse>. It must be called as C<Perl_parse>.
2237
2238 =item x
2239
2240 This function isn't exported out of the Perl core.
2241
2242 =item m
2243
2244 This is implemented as a macro.
2245
2246 =item X
2247
2248 This function is explicitly exported.
2249
2250 =item E
2251
2252 This function is visible to extensions included in the Perl core.
2253
2254 =item b
2255
2256 Binary backward compatibility; this function is a macro but also has
2257 a C<Perl_> implementation (which is exported).
2258
2259 =item others
2260
2261 See the comments at the top of C<embed.fnc> for others.
2262
2263 =back
2264
2265 If you edit F<embed.pl> or F<embed.fnc>, you will need to run
2266 C<make regen_headers> to force a rebuild of F<embed.h> and other
2267 auto-generated files.
2268
2269 =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
2270
2271 If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
2272 formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
2273 following macros for portability
2274
2275         IVdf            IV in decimal
2276         UVuf            UV in decimal
2277         UVof            UV in octal
2278         UVxf            UV in hexadecimal
2279         NVef            NV %e-like
2280         NVff            NV %f-like
2281         NVgf            NV %g-like
2282
2283 These will take care of 64-bit integers and long doubles.
2284 For example:
2285
2286         printf("IV is %"IVdf"\n", iv);
2287
2288 The IVdf will expand to whatever is the correct format for the IVs.
2289
2290 If you are printing addresses of pointers, use UVxf combined
2291 with PTR2UV(), do not use %lx or %p.
2292
2293 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
2294
2295 Because pointer size does not necessarily equal integer size,
2296 use the follow macros to do it right.
2297
2298         PTR2UV(pointer)
2299         PTR2IV(pointer)
2300         PTR2NV(pointer)
2301         INT2PTR(pointertotype, integer)
2302
2303 For example:
2304
2305         IV  iv = ...;
2306         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
2307
2308 and
2309
2310         AV *av = ...;
2311         UV  uv = PTR2UV(av);
2312
2313 =head2 Exception Handling
2314
2315 There are a couple of macros to do very basic exception handling in XS
2316 modules. You have to define C<NO_XSLOCKS> before including F<XSUB.h> to
2317 be able to use these macros:
2318
2319         #define NO_XSLOCKS
2320         #include "XSUB.h"
2321
2322 You can use these macros if you call code that may croak, but you need
2323 to do some cleanup before giving control back to Perl. For example:
2324
2325         dXCPT;    /* set up necessary variables */
2326
2327         XCPT_TRY_START {
2328           code_that_may_croak();
2329         } XCPT_TRY_END
2330
2331         XCPT_CATCH
2332         {
2333           /* do cleanup here */
2334           XCPT_RETHROW;
2335         }
2336
2337 Note that you always have to rethrow an exception that has been
2338 caught. Using these macros, it is not possible to just catch the
2339 exception and ignore it. If you have to ignore the exception, you
2340 have to use the C<call_*> function.
2341
2342 The advantage of using the above macros is that you don't have
2343 to setup an extra function for C<call_*>, and that using these
2344 macros is faster than using C<call_*>.
2345
2346 =head2 Source Documentation
2347
2348 There's an effort going on to document the internal functions and
2349 automatically produce reference manuals from them - L<perlapi> is one
2350 such manual which details all the functions which are available to XS
2351 writers. L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
2352 which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
2353
2354 Source documentation is created by putting POD comments into the C
2355 source, like this:
2356
2357  /*
2358  =for apidoc sv_setiv
2359
2360  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
2361  C<sv_setiv_mg>.
2362
2363  =cut
2364  */
2365
2366 Please try and supply some documentation if you add functions to the
2367 Perl core.
2368
2369 =head2 Backwards compatibility
2370
2371 The Perl API changes over time. New functions are added or the interfaces
2372 of existing functions are changed. The C<Devel::PPPort> module tries to
2373 provide compatibility code for some of these changes, so XS writers don't
2374 have to code it themselves when supporting multiple versions of Perl.
2375
2376 C<Devel::PPPort> generates a C header file F<ppport.h> that can also
2377 be run as a Perl script. To generate F<ppport.h>, run:
2378
2379     perl -MDevel::PPPort -eDevel::PPPort::WriteFile
2380
2381 Besides checking existing XS code, the script can also be used to retrieve
2382 compatibility information for various API calls using the C<--api-info>
2383 command line switch. For example:
2384
2385   % perl ppport.h --api-info=sv_magicext
2386
2387 For details, see C<perldoc ppport.h>.
2388
2389 =head1 Unicode Support
2390
2391 Perl 5.6.0 introduced Unicode support. It's important for porters and XS
2392 writers to understand this support and make sure that the code they
2393 write does not corrupt Unicode data.
2394
2395 =head2 What B<is> Unicode, anyway?
2396
2397 In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII. Most of
2398 us did, anyway. The big problem with ASCII is that it's American. Well,
2399 no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
2400 particularly useful for people who don't use the Roman alphabet. What
2401 used to happen was that particular languages would stick their own
2402 alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255. Of
2403 course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
2404 ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
2405
2406 Worse still, if you've got a language like Chinese or
2407 Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
2408 can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
2409 altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
2410 to one character.
2411
2412 To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
2413 produced a new character set containing all the characters you can
2414 possibly think of and more. There are several ways of representing these
2415 characters, and the one Perl uses is called UTF-8. UTF-8 uses
2416 a variable number of bytes to represent a character, instead of just
2417 one. You can learn more about Unicode at http://www.unicode.org/
2418
2419 =head2 How can I recognise a UTF-8 string?
2420
2421 You can't. This is because UTF-8 data is stored in bytes just like
2422 non-UTF-8 data. The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
2423 capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
2424 C<v196.172>. Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
2425 has that byte sequence as well. So you can't tell just by looking - this
2426 is what makes Unicode input an interesting problem.
2427
2428 The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell you if a string
2429 contains only valid UTF-8 characters. However, it can't do the work for
2430 you. On a character-by-character basis, C<is_utf8_char> will tell you
2431 whether the current character in a string is valid UTF-8.
2432
2433 =head2 How does UTF-8 represent Unicode characters?
2434
2435 As mentioned above, UTF-8 uses a variable number of bytes to store a
2436 character. Characters with values 1...128 are stored in one byte, just
2437 like good ol' ASCII. Character 129 is stored as C<v194.129>; this
2438 continues up to character 191, which is C<v194.191>. Now we've run out of
2439 bits (191 is binary C<10111111>) so we move on; 192 is C<v195.128>. And
2440 so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
2441
2442 Assuming you know you're dealing with a UTF-8 string, you can find out
2443 how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
2444
2445     char *utf = "\305\233\340\240\201";
2446     I32 len;
2447
2448     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
2449     utf += len;
2450     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
2451
2452 Another way to skip over characters in a UTF-8 string is to use
2453 C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
2454 over. You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
2455 lightly.
2456
2457 All bytes in a multi-byte UTF-8 character will have the high bit set,
2458 so you can test if you need to do something special with this
2459 character like this (the UTF8_IS_INVARIANT() is a macro that tests
2460 whether the byte can be encoded as a single byte even in UTF-8):
2461
2462     U8 *utf;
2463     UV uv;      /* Note: a UV, not a U8, not a char */
2464
2465     if (!UTF8_IS_INVARIANT(*utf))
2466         /* Must treat this as UTF-8 */
2467         uv = utf8_to_uv(utf);
2468     else
2469         /* OK to treat this character as a byte */
2470         uv = *utf;
2471
2472 You can also see in that example that we use C<utf8_to_uv> to get the
2473 value of the character; the inverse function C<uv_to_utf8> is available
2474 for putting a UV into UTF-8:
2475
2476     if (!UTF8_IS_INVARIANT(uv))
2477         /* Must treat this as UTF8 */
2478         utf8 = uv_to_utf8(utf8, uv);
2479     else
2480         /* OK to treat this character as a byte */
2481         *utf8++ = uv;
2482
2483 You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
2484 you're ever in a situation where you have to match UTF-8 and non-UTF-8
2485 characters. You may not skip over UTF-8 characters in this case. If you
2486 do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF-8 characters;
2487 for instance, if your UTF-8 string contains C<v196.172>, and you skip
2488 that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF-8 string.
2489 So don't do that!
2490
2491 =head2 How does Perl store UTF-8 strings?
2492
2493 Currently, Perl deals with Unicode strings and non-Unicode strings
2494 slightly differently. If a string has been identified as being UTF-8
2495 encoded, Perl will set a flag in the SV, C<SVf_UTF8>. You can check and
2496 manipulate this flag with the following macros:
2497
2498     SvUTF8(sv)
2499     SvUTF8_on(sv)
2500     SvUTF8_off(sv)
2501
2502 This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
2503 Unicode data is not properly distinguished, regular expressions,
2504 C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
2505 undesirable results.
2506
2507 The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
2508 flagged is UTF-8, and contains a byte sequence that could be UTF-8 -
2509 especially when combining non-UTF-8 and UTF-8 strings.
2510
2511 Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate to the PV value; you
2512 need be sure you don't accidentally knock it off while you're
2513 manipulating SVs. More specifically, you cannot expect to do this:
2514
2515     SV *sv;
2516     SV *nsv;
2517     STRLEN len;
2518     char *p;
2519
2520     p = SvPV(sv, len);
2521     frobnicate(p);
2522     nsv = newSVpvn(p, len);
2523
2524 The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
2525 copy or reconstruct an SV just by copying the string value. Check if the
2526 old SV has the UTF-8 flag set, and act accordingly:
2527
2528     p = SvPV(sv, len);
2529     frobnicate(p);
2530     nsv = newSVpvn(p, len);
2531     if (SvUTF8(sv))
2532         SvUTF8_on(nsv);
2533
2534 In fact, your C<frobnicate> function should be made aware of whether or
2535 not it's dealing with UTF-8 data, so that it can handle the string
2536 appropriately.
2537
2538 Since just passing an SV to an XS function and copying the data of
2539 the SV is not enough to copy the UTF-8 flags, even less right is just
2540 passing a C<char *> to an XS function.
2541
2542 =head2 How do I convert a string to UTF-8?
2543
2544 If you're mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings, you might find it necessary
2545 to upgrade one of the strings to UTF-8. If you've got an SV, the easiest
2546 way to do this is:
2547
2548     sv_utf8_upgrade(sv);
2549
2550 However, you must not do this, for example:
2551
2552     if (!SvUTF8(left))
2553         sv_utf8_upgrade(left);
2554
2555 If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
2556 strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
2557 by the end user, it can cause problems.
2558
2559 Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF-8-encoded B<copy> of its
2560 string argument. This is useful for having the data available for
2561 comparisons and so on, without harming the original SV. There's also
2562 C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
2563 the string contains any characters above 255 that can't be represented
2564 in a single byte.
2565
2566 =head2 Is there anything else I need to know?
2567
2568 Not really. Just remember these things:
2569
2570 =over 3
2571
2572 =item *
2573
2574 There's no way to tell if a string is UTF-8 or not. You can tell if an SV
2575 is UTF-8 by looking at is C<SvUTF8> flag. Don't forget to set the flag if
2576 something should be UTF-8. Treat the flag as part of the PV, even though
2577 it's not - if you pass on the PV to somewhere, pass on the flag too.
2578
2579 =item *
2580
2581 If a string is UTF-8, B<always> use C<utf8_to_uv> to get at the value,
2582 unless C<UTF8_IS_INVARIANT(*s)> in which case you can use C<*s>.
2583
2584 =item *
2585
2586 When writing a character C<uv> to a UTF-8 string, B<always> use
2587 C<uv_to_utf8>, unless C<UTF8_IS_INVARIANT(uv))> in which case
2588 you can use C<*s = uv>.
2589
2590 =item *
2591
2592 Mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings is tricky. Use C<bytes_to_utf8> to get
2593 a new string which is UTF-8 encoded. There are tricks you can use to
2594 delay deciding whether you need to use a UTF-8 string until you get to a
2595 high character - C<HALF_UPGRADE> is one of those.
2596
2597 =back
2598
2599 =head1 Custom Operators
2600
2601 Custom operator support is a new experimental feature that allows you to
2602 define your own ops. This is primarily to allow the building of
2603 interpreters for other languages in the Perl core, but it also allows
2604 optimizations through the creation of "macro-ops" (ops which perform the
2605 functions of multiple ops which are usually executed together, such as
2606 C<gvsv, gvsv, add>.)
2607
2608 This feature is implemented as a new op type, C<OP_CUSTOM>. The Perl
2609 core does not "know" anything special about this op type, and so it will
2610 not be involved in any optimizations. This also means that you can
2611 define your custom ops to be any op structure - unary, binary, list and
2612 so on - you like.
2613
2614 It's important to know what custom operators won't do for you. They
2615 won't let you add new syntax to Perl, directly. They won't even let you
2616 add new keywords, directly. In fact, they won't change the way Perl
2617 compiles a program at all. You have to do those changes yourself, after
2618 Perl has compiled the program. You do this either by manipulating the op
2619 tree using a C<CHECK> block and the C<B::Generate> module, or by adding
2620 a custom peephole optimizer with the C<optimize> module.
2621
2622 When you do this, you replace ordinary Perl ops with custom ops by
2623 creating ops with the type C<OP_CUSTOM> and the C<pp_addr> of your own
2624 PP function. This should be defined in XS code, and should look like
2625 the PP ops in C<pp_*.c>. You are responsible for ensuring that your op
2626 takes the appropriate number of values from the stack, and you are
2627 responsible for adding stack marks if necessary.
2628
2629 You should also "register" your op with the Perl interpreter so that it
2630 can produce sensible error and warning messages. Since it is possible to
2631 have multiple custom ops within the one "logical" op type C<OP_CUSTOM>,
2632 Perl uses the value of C<< o->op_ppaddr >> as a key into the
2633 C<PL_custom_op_descs> and C<PL_custom_op_names> hashes. This means you
2634 need to enter a name and description for your op at the appropriate
2635 place in the C<PL_custom_op_names> and C<PL_custom_op_descs> hashes.
2636
2637 Forthcoming versions of C<B::Generate> (version 1.0 and above) should
2638 directly support the creation of custom ops by name.
2639
2640 =head1 AUTHORS
2641
2642 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
2643 E<lt>okamoto@corp.hp.comE<gt>.  It is now maintained as part of Perl
2644 itself by the Perl 5 Porters E<lt>perl5-porters@perl.orgE<gt>.
2645
2646 With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
2647 Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
2648 Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
2649 Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
2650
2651 =head1 SEE ALSO
2652
2653 perlapi(1), perlintern(1), perlxs(1), perlembed(1)