This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Bad \[...] prototype checking
[perl5.git] / pod / perlxs.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlxs - XS language reference manual
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 =head2 Introduction
8
9 XS is an interface description file format used to create an extension
10 interface between Perl and C code (or a C library) which one wishes
11 to use with Perl.  The XS interface is combined with the library to
12 create a new library which can then be either dynamically loaded
13 or statically linked into perl.  The XS interface description is
14 written in the XS language and is the core component of the Perl
15 extension interface.
16
17 An B<XSUB> forms the basic unit of the XS interface.  After compilation
18 by the B<xsubpp> compiler, each XSUB amounts to a C function definition
19 which will provide the glue between Perl calling conventions and C
20 calling conventions.
21
22 The glue code pulls the arguments from the Perl stack, converts these
23 Perl values to the formats expected by a C function, call this C function,
24 transfers the return values of the C function back to Perl.
25 Return values here may be a conventional C return value or any C
26 function arguments that may serve as output parameters.  These return
27 values may be passed back to Perl either by putting them on the
28 Perl stack, or by modifying the arguments supplied from the Perl side.
29
30 The above is a somewhat simplified view of what really happens.  Since
31 Perl allows more flexible calling conventions than C, XSUBs may do much
32 more in practice, such as checking input parameters for validity,
33 throwing exceptions (or returning undef/empty list) if the return value
34 from the C function indicates failure, calling different C functions
35 based on numbers and types of the arguments, providing an object-oriented
36 interface, etc.
37
38 Of course, one could write such glue code directly in C.  However, this
39 would be a tedious task, especially if one needs to write glue for
40 multiple C functions, and/or one is not familiar enough with the Perl
41 stack discipline and other such arcana.  XS comes to the rescue here:
42 instead of writing this glue C code in long-hand, one can write
43 a more concise short-hand I<description> of what should be done by
44 the glue, and let the XS compiler B<xsubpp> handle the rest.
45
46 The XS language allows one to describe the mapping between how the C
47 routine is used, and how the corresponding Perl routine is used.  It
48 also allows creation of Perl routines which are directly translated to
49 C code and which are not related to a pre-existing C function.  In cases
50 when the C interface coincides with the Perl interface, the XSUB
51 declaration is almost identical to a declaration of a C function (in K&R
52 style).  In such circumstances, there is another tool called C<h2xs>
53 that is able to translate an entire C header file into a corresponding
54 XS file that will provide glue to the functions/macros described in
55 the header file.
56
57 The XS compiler is called B<xsubpp>.  This compiler creates
58 the constructs necessary to let an XSUB manipulate Perl values, and
59 creates the glue necessary to let Perl call the XSUB.  The compiler
60 uses B<typemaps> to determine how to map C function parameters
61 and output values to Perl values and back.  The default typemap
62 (which comes with Perl) handles many common C types.  A supplementary
63 typemap may also be needed to handle any special structures and types
64 for the library being linked.
65
66 A file in XS format starts with a C language section which goes until the
67 first C<MODULE =Z<>> directive.  Other XS directives and XSUB definitions
68 may follow this line.  The "language" used in this part of the file
69 is usually referred to as the XS language.  B<xsubpp> recognizes and
70 skips POD (see L<perlpod>) in both the C and XS language sections, which
71 allows the XS file to contain embedded documentation. 
72
73 See L<perlxstut> for a tutorial on the whole extension creation process.
74
75 Note: For some extensions, Dave Beazley's SWIG system may provide a
76 significantly more convenient mechanism for creating the extension
77 glue code.  See http://www.swig.org/ for more information.
78
79 =head2 On The Road
80
81 Many of the examples which follow will concentrate on creating an interface
82 between Perl and the ONC+ RPC bind library functions.  The rpcb_gettime()
83 function is used to demonstrate many features of the XS language.  This
84 function has two parameters; the first is an input parameter and the second
85 is an output parameter.  The function also returns a status value.
86
87         bool_t rpcb_gettime(const char *host, time_t *timep);
88
89 From C this function will be called with the following
90 statements.
91
92      #include <rpc/rpc.h>
93      bool_t status;
94      time_t timep;
95      status = rpcb_gettime( "localhost", &timep );
96
97 If an XSUB is created to offer a direct translation between this function
98 and Perl, then this XSUB will be used from Perl with the following code.
99 The $status and $timep variables will contain the output of the function.
100
101      use RPC;
102      $status = rpcb_gettime( "localhost", $timep );
103
104 The following XS file shows an XS subroutine, or XSUB, which
105 demonstrates one possible interface to the rpcb_gettime()
106 function.  This XSUB represents a direct translation between
107 C and Perl and so preserves the interface even from Perl.
108 This XSUB will be invoked from Perl with the usage shown
109 above.  Note that the first three #include statements, for
110 C<EXTERN.h>, C<perl.h>, and C<XSUB.h>, will always be present at the
111 beginning of an XS file.  This approach and others will be
112 expanded later in this document.
113
114      #include "EXTERN.h"
115      #include "perl.h"
116      #include "XSUB.h"
117      #include <rpc/rpc.h>
118
119      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
120
121      bool_t
122      rpcb_gettime(host,timep)
123           char *host
124           time_t &timep
125         OUTPUT:
126           timep
127
128 Any extension to Perl, including those containing XSUBs,
129 should have a Perl module to serve as the bootstrap which
130 pulls the extension into Perl.  This module will export the
131 extension's functions and variables to the Perl program and
132 will cause the extension's XSUBs to be linked into Perl.
133 The following module will be used for most of the examples
134 in this document and should be used from Perl with the C<use>
135 command as shown earlier.  Perl modules are explained in
136 more detail later in this document.
137
138      package RPC;
139
140      require Exporter;
141      require DynaLoader;
142      @ISA = qw(Exporter DynaLoader);
143      @EXPORT = qw( rpcb_gettime );
144
145      bootstrap RPC;
146      1;
147
148 Throughout this document a variety of interfaces to the rpcb_gettime()
149 XSUB will be explored.  The XSUBs will take their parameters in different
150 orders or will take different numbers of parameters.  In each case the
151 XSUB is an abstraction between Perl and the real C rpcb_gettime()
152 function, and the XSUB must always ensure that the real rpcb_gettime()
153 function is called with the correct parameters.  This abstraction will
154 allow the programmer to create a more Perl-like interface to the C
155 function.
156
157 =head2 The Anatomy of an XSUB
158
159 The simplest XSUBs consist of 3 parts: a description of the return
160 value, the name of the XSUB routine and the names of its arguments,
161 and a description of types or formats of the arguments.
162
163 The following XSUB allows a Perl program to access a C library function
164 called sin().  The XSUB will imitate the C function which takes a single
165 argument and returns a single value.
166
167      double
168      sin(x)
169        double x
170
171 Optionally, one can merge the description of types and the list of
172 argument names, rewriting this as
173
174      double
175      sin(double x)
176
177 This makes this XSUB look similar to an ANSI C declaration.  An optional
178 semicolon is allowed after the argument list, as in
179
180      double
181      sin(double x);
182
183 Parameters with C pointer types can have different semantic: C functions
184 with similar declarations
185
186      bool string_looks_as_a_number(char *s);
187      bool make_char_uppercase(char *c);
188
189 are used in absolutely incompatible manner.  Parameters to these functions
190 could be described B<xsubpp> like this:
191
192      char *  s
193      char    &c
194
195 Both these XS declarations correspond to the C<char*> C type, but they have
196 different semantics, see L<"The & Unary Operator">.
197
198 It is convenient to think that the indirection operator
199 C<*> should be considered as a part of the type and the address operator C<&>
200 should be considered part of the variable.  See L<"The Typemap">
201 for more info about handling qualifiers and unary operators in C types.
202
203 The function name and the return type must be placed on
204 separate lines and should be flush left-adjusted.
205
206   INCORRECT                        CORRECT
207
208   double sin(x)                    double
209     double x                       sin(x)
210                                      double x
211
212 The rest of the function description may be indented or left-adjusted. The
213 following example shows a function with its body left-adjusted.  Most
214 examples in this document will indent the body for better readability.
215
216   CORRECT
217
218   double
219   sin(x)
220   double x
221
222 More complicated XSUBs may contain many other sections.  Each section of
223 an XSUB starts with the corresponding keyword, such as INIT: or CLEANUP:.
224 However, the first two lines of an XSUB always contain the same data:
225 descriptions of the return type and the names of the function and its
226 parameters.  Whatever immediately follows these is considered to be
227 an INPUT: section unless explicitly marked with another keyword.
228 (See L<The INPUT: Keyword>.)
229
230 An XSUB section continues until another section-start keyword is found.
231
232 =head2 The Argument Stack
233
234 The Perl argument stack is used to store the values which are
235 sent as parameters to the XSUB and to store the XSUB's
236 return value(s).  In reality all Perl functions (including non-XSUB
237 ones) keep their values on this stack all the same time, each limited
238 to its own range of positions on the stack.  In this document the
239 first position on that stack which belongs to the active
240 function will be referred to as position 0 for that function.
241
242 XSUBs refer to their stack arguments with the macro B<ST(x)>, where I<x>
243 refers to a position in this XSUB's part of the stack.  Position 0 for that
244 function would be known to the XSUB as ST(0).  The XSUB's incoming
245 parameters and outgoing return values always begin at ST(0).  For many
246 simple cases the B<xsubpp> compiler will generate the code necessary to
247 handle the argument stack by embedding code fragments found in the
248 typemaps.  In more complex cases the programmer must supply the code.
249
250 =head2 The RETVAL Variable
251
252 The RETVAL variable is a special C variable that is declared automatically
253 for you.  The C type of RETVAL matches the return type of the C library
254 function.  The B<xsubpp> compiler will declare this variable in each XSUB
255 with non-C<void> return type.  By default the generated C function
256 will use RETVAL to hold the return value of the C library function being
257 called.  In simple cases the value of RETVAL will be placed in ST(0) of
258 the argument stack where it can be received by Perl as the return value
259 of the XSUB.
260
261 If the XSUB has a return type of C<void> then the compiler will
262 not declare a RETVAL variable for that function.  When using
263 a PPCODE: section no manipulation of the RETVAL variable is required, the
264 section may use direct stack manipulation to place output values on the stack.
265
266 If PPCODE: directive is not used, C<void> return value should be used
267 only for subroutines which do not return a value, I<even if> CODE:
268 directive is used which sets ST(0) explicitly.
269
270 Older versions of this document recommended to use C<void> return
271 value in such cases. It was discovered that this could lead to
272 segfaults in cases when XSUB was I<truly> C<void>. This practice is
273 now deprecated, and may be not supported at some future version. Use
274 the return value C<SV *> in such cases. (Currently C<xsubpp> contains
275 some heuristic code which tries to disambiguate between "truly-void"
276 and "old-practice-declared-as-void" functions. Hence your code is at
277 mercy of this heuristics unless you use C<SV *> as return value.)
278
279 =head2 The MODULE Keyword
280
281 The MODULE keyword is used to start the XS code and to specify the package
282 of the functions which are being defined.  All text preceding the first
283 MODULE keyword is considered C code and is passed through to the output with
284 POD stripped, but otherwise untouched.  Every XS module will have a
285 bootstrap function which is used to hook the XSUBs into Perl.  The package
286 name of this bootstrap function will match the value of the last MODULE
287 statement in the XS source files.  The value of MODULE should always remain
288 constant within the same XS file, though this is not required.
289
290 The following example will start the XS code and will place
291 all functions in a package named RPC.
292
293      MODULE = RPC
294
295 =head2 The PACKAGE Keyword
296
297 When functions within an XS source file must be separated into packages
298 the PACKAGE keyword should be used.  This keyword is used with the MODULE
299 keyword and must follow immediately after it when used.
300
301      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
302
303      [ XS code in package RPC ]
304
305      MODULE = RPC  PACKAGE = RPCB
306
307      [ XS code in package RPCB ]
308
309      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
310
311      [ XS code in package RPC ]
312
313 Although this keyword is optional and in some cases provides redundant
314 information it should always be used.  This keyword will ensure that the
315 XSUBs appear in the desired package.
316
317 =head2 The PREFIX Keyword
318
319 The PREFIX keyword designates prefixes which should be
320 removed from the Perl function names.  If the C function is
321 C<rpcb_gettime()> and the PREFIX value is C<rpcb_> then Perl will
322 see this function as C<gettime()>.
323
324 This keyword should follow the PACKAGE keyword when used.
325 If PACKAGE is not used then PREFIX should follow the MODULE
326 keyword.
327
328      MODULE = RPC  PREFIX = rpc_
329
330      MODULE = RPC  PACKAGE = RPCB  PREFIX = rpcb_
331
332 =head2 The OUTPUT: Keyword
333
334 The OUTPUT: keyword indicates that certain function parameters should be
335 updated (new values made visible to Perl) when the XSUB terminates or that
336 certain values should be returned to the calling Perl function.  For
337 simple functions which have no CODE: or PPCODE: section,
338 such as the sin() function above, the RETVAL variable is
339 automatically designated as an output value.  For more complex functions
340 the B<xsubpp> compiler will need help to determine which variables are output
341 variables.
342
343 This keyword will normally be used to complement the CODE:  keyword.
344 The RETVAL variable is not recognized as an output variable when the
345 CODE: keyword is present.  The OUTPUT:  keyword is used in this
346 situation to tell the compiler that RETVAL really is an output
347 variable.
348
349 The OUTPUT: keyword can also be used to indicate that function parameters
350 are output variables.  This may be necessary when a parameter has been
351 modified within the function and the programmer would like the update to
352 be seen by Perl.
353
354      bool_t
355      rpcb_gettime(host,timep)
356           char *host
357           time_t &timep
358         OUTPUT:
359           timep
360
361 The OUTPUT: keyword will also allow an output parameter to
362 be mapped to a matching piece of code rather than to a
363 typemap.
364
365      bool_t
366      rpcb_gettime(host,timep)
367           char *host
368           time_t &timep
369         OUTPUT:
370           timep sv_setnv(ST(1), (double)timep);
371
372 B<xsubpp> emits an automatic C<SvSETMAGIC()> for all parameters in the
373 OUTPUT section of the XSUB, except RETVAL.  This is the usually desired
374 behavior, as it takes care of properly invoking 'set' magic on output
375 parameters (needed for hash or array element parameters that must be
376 created if they didn't exist).  If for some reason, this behavior is
377 not desired, the OUTPUT section may contain a C<SETMAGIC: DISABLE> line
378 to disable it for the remainder of the parameters in the OUTPUT section.
379 Likewise,  C<SETMAGIC: ENABLE> can be used to reenable it for the
380 remainder of the OUTPUT section.  See L<perlguts> for more details
381 about 'set' magic.
382
383 =head2 The NO_OUTPUT Keyword
384
385 The NO_OUTPUT can be placed as the first token of the XSUB.  This keyword
386 indicates that while the C subroutine we provide an interface to has
387 a non-C<void> return type, the return value of this C subroutine should not
388 be returned from the generated Perl subroutine.
389
390 With this keyword present L<The RETVAL Variable> is created, and in the
391 generated call to the subroutine this variable is assigned to, but the value
392 of this variable is not going to be used in the auto-generated code.
393
394 This keyword makes sense only if C<RETVAL> is going to be accessed by the
395 user-supplied code.  It is especially useful to make a function interface
396 more Perl-like, especially when the C return value is just an error condition
397 indicator.  For example,
398
399   NO_OUTPUT int
400   delete_file(char *name)
401     POSTCALL:
402       if (RETVAL != 0)
403           croak("Error %d while deleting file '%s'", RETVAL, name);
404
405 Here the generated XS function returns nothing on success, and will die()
406 with a meaningful error message on error.
407
408 =head2 The CODE: Keyword
409
410 This keyword is used in more complicated XSUBs which require
411 special handling for the C function.  The RETVAL variable is
412 still declared, but it will not be returned unless it is specified
413 in the OUTPUT: section.
414
415 The following XSUB is for a C function which requires special handling of
416 its parameters.  The Perl usage is given first.
417
418      $status = rpcb_gettime( "localhost", $timep );
419
420 The XSUB follows.
421
422      bool_t
423      rpcb_gettime(host,timep)
424           char *host
425           time_t timep
426         CODE:
427                RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
428         OUTPUT:
429           timep
430           RETVAL
431
432 =head2 The INIT: Keyword
433
434 The INIT: keyword allows initialization to be inserted into the XSUB before
435 the compiler generates the call to the C function.  Unlike the CODE: keyword
436 above, this keyword does not affect the way the compiler handles RETVAL.
437
438     bool_t
439     rpcb_gettime(host,timep)
440           char *host
441           time_t &timep
442         INIT:
443           printf("# Host is %s\n", host );
444         OUTPUT:
445           timep
446
447 Another use for the INIT: section is to check for preconditions before
448 making a call to the C function:
449
450     long long
451     lldiv(a,b)
452         long long a
453         long long b
454       INIT:
455         if (a == 0 && b == 0)
456             XSRETURN_UNDEF;
457         if (b == 0)
458             croak("lldiv: cannot divide by 0");
459
460 =head2 The NO_INIT Keyword
461
462 The NO_INIT keyword is used to indicate that a function
463 parameter is being used only as an output value.  The B<xsubpp>
464 compiler will normally generate code to read the values of
465 all function parameters from the argument stack and assign
466 them to C variables upon entry to the function.  NO_INIT
467 will tell the compiler that some parameters will be used for
468 output rather than for input and that they will be handled
469 before the function terminates.
470
471 The following example shows a variation of the rpcb_gettime() function.
472 This function uses the timep variable only as an output variable and does
473 not care about its initial contents.
474
475      bool_t
476      rpcb_gettime(host,timep)
477           char *host
478           time_t &timep = NO_INIT
479         OUTPUT:
480           timep
481
482 =head2 Initializing Function Parameters
483
484 C function parameters are normally initialized with their values from
485 the argument stack (which in turn contains the parameters that were
486 passed to the XSUB from Perl).  The typemaps contain the
487 code segments which are used to translate the Perl values to
488 the C parameters.  The programmer, however, is allowed to
489 override the typemaps and supply alternate (or additional)
490 initialization code.  Initialization code starts with the first
491 C<=>, C<;> or C<+> on a line in the INPUT: section.  The only
492 exception happens if this C<;> terminates the line, then this C<;>
493 is quietly ignored.
494
495 The following code demonstrates how to supply initialization code for
496 function parameters.  The initialization code is eval'd within double
497 quotes by the compiler before it is added to the output so anything
498 which should be interpreted literally [mainly C<$>, C<@>, or C<\\>]
499 must be protected with backslashes.  The variables $var, $arg,
500 and $type can be used as in typemaps.
501
502      bool_t
503      rpcb_gettime(host,timep)
504           char *host = (char *)SvPV($arg,PL_na);
505           time_t &timep = 0;
506         OUTPUT:
507           timep
508
509 This should not be used to supply default values for parameters.  One
510 would normally use this when a function parameter must be processed by
511 another library function before it can be used.  Default parameters are
512 covered in the next section.
513
514 If the initialization begins with C<=>, then it is output in
515 the declaration for the input variable, replacing the initialization
516 supplied by the typemap.  If the initialization
517 begins with C<;> or C<+>, then it is performed after
518 all of the input variables have been declared.  In the C<;>
519 case the initialization normally supplied by the typemap is not performed.
520 For the C<+> case, the declaration for the variable will include the
521 initialization from the typemap.  A global
522 variable, C<%v>, is available for the truly rare case where
523 information from one initialization is needed in another
524 initialization.
525
526 Here's a truly obscure example:
527
528      bool_t
529      rpcb_gettime(host,timep)
530           time_t &timep ; /* \$v{timep}=@{[$v{timep}=$arg]} */
531           char *host + SvOK($v{timep}) ? SvPV($arg,PL_na) : NULL;
532         OUTPUT:
533           timep
534
535 The construct C<\$v{timep}=@{[$v{timep}=$arg]}> used in the above
536 example has a two-fold purpose: first, when this line is processed by
537 B<xsubpp>, the Perl snippet C<$v{timep}=$arg> is evaluated.  Second,
538 the text of the evaluated snippet is output into the generated C file
539 (inside a C comment)!  During the processing of C<char *host> line,
540 $arg will evaluate to C<ST(0)>, and C<$v{timep}> will evaluate to
541 C<ST(1)>.
542
543 =head2 Default Parameter Values
544
545 Default values for XSUB arguments can be specified by placing an
546 assignment statement in the parameter list.  The default value may
547 be a number, a string or the special string C<NO_INIT>.  Defaults should
548 always be used on the right-most parameters only.
549
550 To allow the XSUB for rpcb_gettime() to have a default host
551 value the parameters to the XSUB could be rearranged.  The
552 XSUB will then call the real rpcb_gettime() function with
553 the parameters in the correct order.  This XSUB can be called
554 from Perl with either of the following statements:
555
556      $status = rpcb_gettime( $timep, $host );
557
558      $status = rpcb_gettime( $timep );
559
560 The XSUB will look like the code  which  follows.   A  CODE:
561 block  is used to call the real rpcb_gettime() function with
562 the parameters in the correct order for that function.
563
564      bool_t
565      rpcb_gettime(timep,host="localhost")
566           char *host
567           time_t timep = NO_INIT
568         CODE:
569                RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
570         OUTPUT:
571           timep
572           RETVAL
573
574 =head2 The PREINIT: Keyword
575
576 The PREINIT: keyword allows extra variables to be declared immediately
577 before or after the declarations of the parameters from the INPUT: section
578 are emitted.
579
580 If a variable is declared inside a CODE: section it will follow any typemap
581 code that is emitted for the input parameters.  This may result in the
582 declaration ending up after C code, which is C syntax error.  Similar
583 errors may happen with an explicit C<;>-type or C<+>-type initialization of
584 parameters is used (see L<"Initializing Function Parameters">).  Declaring
585 these variables in an INIT: section will not help.
586
587 In such cases, to force an additional variable to be declared together
588 with declarations of other variables, place the declaration into a
589 PREINIT: section.  The PREINIT: keyword may be used one or more times
590 within an XSUB.
591
592 The following examples are equivalent, but if the code is using complex
593 typemaps then the first example is safer.
594
595      bool_t
596      rpcb_gettime(timep)
597           time_t timep = NO_INIT
598         PREINIT:
599           char *host = "localhost";
600         CODE:
601           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
602         OUTPUT:
603           timep
604           RETVAL
605
606 For this particular case an INIT: keyword would generate the
607 same C code as the PREINIT: keyword.  Another correct, but error-prone example:
608
609      bool_t
610      rpcb_gettime(timep)
611           time_t timep = NO_INIT
612         CODE:
613           char *host = "localhost";
614           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
615         OUTPUT:
616           timep
617           RETVAL
618
619 Another way to declare C<host> is to use a C block in the CODE: section:
620
621      bool_t
622      rpcb_gettime(timep)
623           time_t timep = NO_INIT
624         CODE:
625           {
626             char *host = "localhost";
627             RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
628           }
629         OUTPUT:
630           timep
631           RETVAL
632
633 The ability to put additional declarations before the typemap entries are
634 processed is very handy in the cases when typemap conversions manipulate
635 some global state:
636
637     MyObject
638     mutate(o)
639         PREINIT:
640             MyState st = global_state;
641         INPUT:
642             MyObject o;
643         CLEANUP:
644             reset_to(global_state, st);
645
646 Here we suppose that conversion to C<MyObject> in the INPUT: section and from
647 MyObject when processing RETVAL will modify a global variable C<global_state>.
648 After these conversions are performed, we restore the old value of
649 C<global_state> (to avoid memory leaks, for example).
650
651 There is another way to trade clarity for compactness: INPUT sections allow
652 declaration of C variables which do not appear in the parameter list of
653 a subroutine.  Thus the above code for mutate() can be rewritten as
654
655     MyObject
656     mutate(o)
657           MyState st = global_state;
658           MyObject o;
659         CLEANUP:
660           reset_to(global_state, st);
661
662 and the code for rpcb_gettime() can be rewritten as
663
664      bool_t
665      rpcb_gettime(timep)
666           time_t timep = NO_INIT
667           char *host = "localhost";
668         C_ARGS:
669           host, &timep
670         OUTPUT:
671           timep
672           RETVAL
673
674 =head2 The SCOPE: Keyword
675
676 The SCOPE: keyword allows scoping to be enabled for a particular XSUB. If
677 enabled, the XSUB will invoke ENTER and LEAVE automatically.
678
679 To support potentially complex type mappings, if a typemap entry used
680 by an XSUB contains a comment like C</*scope*/> then scoping will
681 be automatically enabled for that XSUB.
682
683 To enable scoping:
684
685     SCOPE: ENABLE
686
687 To disable scoping:
688
689     SCOPE: DISABLE
690
691 =head2 The INPUT: Keyword
692
693 The XSUB's parameters are usually evaluated immediately after entering the
694 XSUB.  The INPUT: keyword can be used to force those parameters to be
695 evaluated a little later.  The INPUT: keyword can be used multiple times
696 within an XSUB and can be used to list one or more input variables.  This
697 keyword is used with the PREINIT: keyword.
698
699 The following example shows how the input parameter C<timep> can be
700 evaluated late, after a PREINIT.
701
702     bool_t
703     rpcb_gettime(host,timep)
704           char *host
705         PREINIT:
706           time_t tt;
707         INPUT:
708           time_t timep
709         CODE:
710                RETVAL = rpcb_gettime( host, &tt );
711                timep = tt;
712         OUTPUT:
713           timep
714           RETVAL
715
716 The next example shows each input parameter evaluated late.
717
718     bool_t
719     rpcb_gettime(host,timep)
720         PREINIT:
721           time_t tt;
722         INPUT:
723           char *host
724         PREINIT:
725           char *h;
726         INPUT:
727           time_t timep
728         CODE:
729                h = host;
730                RETVAL = rpcb_gettime( h, &tt );
731                timep = tt;
732         OUTPUT:
733           timep
734           RETVAL
735
736 Since INPUT sections allow declaration of C variables which do not appear
737 in the parameter list of a subroutine, this may be shortened to:
738
739     bool_t
740     rpcb_gettime(host,timep)
741           time_t tt;
742           char *host;
743           char *h = host;
744           time_t timep;
745         CODE:
746           RETVAL = rpcb_gettime( h, &tt );
747           timep = tt;
748         OUTPUT:
749           timep
750           RETVAL
751
752 (We used our knowledge that input conversion for C<char *> is a "simple" one,
753 thus C<host> is initialized on the declaration line, and our assignment
754 C<h = host> is not performed too early.  Otherwise one would need to have the
755 assignment C<h = host> in a CODE: or INIT: section.)
756
757 =head2 The IN/OUTLIST/IN_OUTLIST/OUT/IN_OUT Keywords
758
759 In the list of parameters for an XSUB, one can precede parameter names
760 by the C<IN>/C<OUTLIST>/C<IN_OUTLIST>/C<OUT>/C<IN_OUT> keywords.
761 C<IN> keyword is the default, the other keywords indicate how the Perl
762 interface should differ from the C interface.
763
764 Parameters preceded by C<OUTLIST>/C<IN_OUTLIST>/C<OUT>/C<IN_OUT>
765 keywords are considered to be used by the C subroutine I<via
766 pointers>.  C<OUTLIST>/C<OUT> keywords indicate that the C subroutine
767 does not inspect the memory pointed by this parameter, but will write
768 through this pointer to provide additional return values.
769
770 Parameters preceded by C<OUTLIST> keyword do not appear in the usage
771 signature of the generated Perl function.
772
773 Parameters preceded by C<IN_OUTLIST>/C<IN_OUT>/C<OUT> I<do> appear as
774 parameters to the Perl function.  With the exception of
775 C<OUT>-parameters, these parameters are converted to the corresponding
776 C type, then pointers to these data are given as arguments to the C
777 function.  It is expected that the C function will write through these
778 pointers.
779
780 The return list of the generated Perl function consists of the C return value
781 from the function (unless the XSUB is of C<void> return type or
782 C<The NO_OUTPUT Keyword> was used) followed by all the C<OUTLIST>
783 and C<IN_OUTLIST> parameters (in the order of appearance).  On the
784 return from the XSUB the C<IN_OUT>/C<OUT> Perl parameter will be
785 modified to have the values written by the C function.
786
787 For example, an XSUB
788
789   void
790   day_month(OUTLIST day, IN unix_time, OUTLIST month)
791     int day
792     int unix_time
793     int month
794
795 should be used from Perl as
796
797   my ($day, $month) = day_month(time);
798
799 The C signature of the corresponding function should be
800
801   void day_month(int *day, int unix_time, int *month);
802
803 The C<IN>/C<OUTLIST>/C<IN_OUTLIST>/C<IN_OUT>/C<OUT> keywords can be
804 mixed with ANSI-style declarations, as in
805
806   void
807   day_month(OUTLIST int day, int unix_time, OUTLIST int month)
808
809 (here the optional C<IN> keyword is omitted).
810
811 The C<IN_OUT> parameters are identical with parameters introduced with
812 L<The & Unary Operator> and put into the C<OUTPUT:> section (see
813 L<The OUTPUT: Keyword>).  The C<IN_OUTLIST> parameters are very similar,
814 the only difference being that the value C function writes through the
815 pointer would not modify the Perl parameter, but is put in the output
816 list.
817
818 The C<OUTLIST>/C<OUT> parameter differ from C<IN_OUTLIST>/C<IN_OUT>
819 parameters only by the initial value of the Perl parameter not
820 being read (and not being given to the C function - which gets some
821 garbage instead).  For example, the same C function as above can be
822 interfaced with as
823
824   void day_month(OUT int day, int unix_time, OUT int month);
825
826 or
827
828   void
829   day_month(day, unix_time, month)
830       int &day = NO_INIT
831       int  unix_time
832       int &month = NO_INIT
833     OUTPUT:
834       day
835       month
836
837 However, the generated Perl function is called in very C-ish style:
838
839   my ($day, $month);
840   day_month($day, time, $month);
841
842 =head2 Variable-length Parameter Lists
843
844 XSUBs can have variable-length parameter lists by specifying an ellipsis
845 C<(...)> in the parameter list.  This use of the ellipsis is similar to that
846 found in ANSI C.  The programmer is able to determine the number of
847 arguments passed to the XSUB by examining the C<items> variable which the
848 B<xsubpp> compiler supplies for all XSUBs.  By using this mechanism one can
849 create an XSUB which accepts a list of parameters of unknown length.
850
851 The I<host> parameter for the rpcb_gettime() XSUB can be
852 optional so the ellipsis can be used to indicate that the
853 XSUB will take a variable number of parameters.  Perl should
854 be able to call this XSUB with either of the following statements.
855
856      $status = rpcb_gettime( $timep, $host );
857
858      $status = rpcb_gettime( $timep );
859
860 The XS code, with ellipsis, follows.
861
862      bool_t
863      rpcb_gettime(timep, ...)
864           time_t timep = NO_INIT
865         PREINIT:
866           char *host = "localhost";
867           STRLEN n_a;
868         CODE:
869           if( items > 1 )
870                host = (char *)SvPV(ST(1), n_a);
871           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
872         OUTPUT:
873           timep
874           RETVAL
875
876 =head2 The C_ARGS: Keyword
877
878 The C_ARGS: keyword allows creating of XSUBS which have different
879 calling sequence from Perl than from C, without a need to write
880 CODE: or PPCODE: section.  The contents of the C_ARGS: paragraph is
881 put as the argument to the called C function without any change.
882
883 For example, suppose that a C function is declared as
884
885     symbolic nth_derivative(int n, symbolic function, int flags);
886
887 and that the default flags are kept in a global C variable
888 C<default_flags>.  Suppose that you want to create an interface which
889 is called as
890
891     $second_deriv = $function->nth_derivative(2);
892
893 To do this, declare the XSUB as
894
895     symbolic
896     nth_derivative(function, n)
897         symbolic        function
898         int             n
899       C_ARGS:
900         n, function, default_flags
901
902 =head2 The PPCODE: Keyword
903
904 The PPCODE: keyword is an alternate form of the CODE: keyword and is used
905 to tell the B<xsubpp> compiler that the programmer is supplying the code to
906 control the argument stack for the XSUBs return values.  Occasionally one
907 will want an XSUB to return a list of values rather than a single value.
908 In these cases one must use PPCODE: and then explicitly push the list of
909 values on the stack.  The PPCODE: and CODE:  keywords should not be used
910 together within the same XSUB.
911
912 The actual difference between PPCODE: and CODE: sections is in the
913 initialization of C<SP> macro (which stands for the I<current> Perl
914 stack pointer), and in the handling of data on the stack when returning
915 from an XSUB.  In CODE: sections SP preserves the value which was on
916 entry to the XSUB: SP is on the function pointer (which follows the
917 last parameter).  In PPCODE: sections SP is moved backward to the
918 beginning of the parameter list, which allows C<PUSH*()> macros
919 to place output values in the place Perl expects them to be when
920 the XSUB returns back to Perl.
921
922 The generated trailer for a CODE: section ensures that the number of return
923 values Perl will see is either 0 or 1 (depending on the C<void>ness of the
924 return value of the C function, and heuristics mentioned in
925 L<"The RETVAL Variable">).  The trailer generated for a PPCODE: section
926 is based on the number of return values and on the number of times
927 C<SP> was updated by C<[X]PUSH*()> macros.
928
929 Note that macros C<ST(i)>, C<XST_m*()> and C<XSRETURN*()> work equally
930 well in CODE: sections and PPCODE: sections.
931
932 The following XSUB will call the C rpcb_gettime() function
933 and will return its two output values, timep and status, to
934 Perl as a single list.
935
936      void
937      rpcb_gettime(host)
938           char *host
939         PREINIT:
940           time_t  timep;
941           bool_t  status;
942         PPCODE:
943           status = rpcb_gettime( host, &timep );
944           EXTEND(SP, 2);
945           PUSHs(sv_2mortal(newSViv(status)));
946           PUSHs(sv_2mortal(newSViv(timep)));
947
948 Notice that the programmer must supply the C code necessary
949 to have the real rpcb_gettime() function called and to have
950 the return values properly placed on the argument stack.
951
952 The C<void> return type for this function tells the B<xsubpp> compiler that
953 the RETVAL variable is not needed or used and that it should not be created.
954 In most scenarios the void return type should be used with the PPCODE:
955 directive.
956
957 The EXTEND() macro is used to make room on the argument
958 stack for 2 return values.  The PPCODE: directive causes the
959 B<xsubpp> compiler to create a stack pointer available as C<SP>, and it
960 is this pointer which is being used in the EXTEND() macro.
961 The values are then pushed onto the stack with the PUSHs()
962 macro.
963
964 Now the rpcb_gettime() function can be used from Perl with
965 the following statement.
966
967      ($status, $timep) = rpcb_gettime("localhost");
968
969 When handling output parameters with a PPCODE section, be sure to handle
970 'set' magic properly.  See L<perlguts> for details about 'set' magic.
971
972 =head2 Returning Undef And Empty Lists
973
974 Occasionally the programmer will want to return simply
975 C<undef> or an empty list if a function fails rather than a
976 separate status value.  The rpcb_gettime() function offers
977 just this situation.  If the function succeeds we would like
978 to have it return the time and if it fails we would like to
979 have undef returned.  In the following Perl code the value
980 of $timep will either be undef or it will be a valid time.
981
982      $timep = rpcb_gettime( "localhost" );
983
984 The following XSUB uses the C<SV *> return type as a mnemonic only,
985 and uses a CODE: block to indicate to the compiler
986 that the programmer has supplied all the necessary code.  The
987 sv_newmortal() call will initialize the return value to undef, making that
988 the default return value.
989
990      SV *
991      rpcb_gettime(host)
992           char *  host
993         PREINIT:
994           time_t  timep;
995           bool_t x;
996         CODE:
997           ST(0) = sv_newmortal();
998           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
999                sv_setnv( ST(0), (double)timep);
1000
1001 The next example demonstrates how one would place an explicit undef in the
1002 return value, should the need arise.
1003
1004      SV *
1005      rpcb_gettime(host)
1006           char *  host
1007         PREINIT:
1008           time_t  timep;
1009           bool_t x;
1010         CODE:
1011           ST(0) = sv_newmortal();
1012           if( rpcb_gettime( host, &timep ) ){
1013                sv_setnv( ST(0), (double)timep);
1014           }
1015           else{
1016                ST(0) = &PL_sv_undef;
1017           }
1018
1019 To return an empty list one must use a PPCODE: block and
1020 then not push return values on the stack.
1021
1022      void
1023      rpcb_gettime(host)
1024           char *host
1025         PREINIT:
1026           time_t  timep;
1027         PPCODE:
1028           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
1029                PUSHs(sv_2mortal(newSViv(timep)));
1030           else{
1031               /* Nothing pushed on stack, so an empty
1032                * list is implicitly returned. */
1033           }
1034
1035 Some people may be inclined to include an explicit C<return> in the above
1036 XSUB, rather than letting control fall through to the end.  In those
1037 situations C<XSRETURN_EMPTY> should be used, instead.  This will ensure that
1038 the XSUB stack is properly adjusted.  Consult L<perlguts/"API LISTING"> for
1039 other C<XSRETURN> macros.
1040
1041 Since C<XSRETURN_*> macros can be used with CODE blocks as well, one can
1042 rewrite this example as:
1043
1044      int
1045      rpcb_gettime(host)
1046           char *host
1047         PREINIT:
1048           time_t  timep;
1049         CODE:
1050           RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
1051           if (RETVAL == 0)
1052                 XSRETURN_UNDEF;
1053         OUTPUT:
1054           RETVAL
1055
1056 In fact, one can put this check into a POSTCALL: section as well.  Together
1057 with PREINIT: simplifications, this leads to:
1058
1059      int
1060      rpcb_gettime(host)
1061           char *host
1062           time_t  timep;
1063         POSTCALL:
1064           if (RETVAL == 0)
1065                 XSRETURN_UNDEF;
1066
1067 =head2 The REQUIRE: Keyword
1068
1069 The REQUIRE: keyword is used to indicate the minimum version of the
1070 B<xsubpp> compiler needed to compile the XS module.  An XS module which
1071 contains the following statement will compile with only B<xsubpp> version
1072 1.922 or greater:
1073
1074         REQUIRE: 1.922
1075
1076 =head2 The CLEANUP: Keyword
1077
1078 This keyword can be used when an XSUB requires special cleanup procedures
1079 before it terminates.  When the CLEANUP:  keyword is used it must follow
1080 any CODE:, PPCODE:, or OUTPUT: blocks which are present in the XSUB.  The
1081 code specified for the cleanup block will be added as the last statements
1082 in the XSUB.
1083
1084 =head2 The POSTCALL: Keyword
1085
1086 This keyword can be used when an XSUB requires special procedures
1087 executed after the C subroutine call is performed.  When the POSTCALL:
1088 keyword is used it must precede OUTPUT: and CLEANUP: blocks which are
1089 present in the XSUB.
1090
1091 See examples in L<"The NO_OUTPUT Keyword"> and L<"Returning Undef And Empty Lists">.
1092
1093 The POSTCALL: block does not make a lot of sense when the C subroutine
1094 call is supplied by user by providing either CODE: or PPCODE: section.
1095
1096 =head2 The BOOT: Keyword
1097
1098 The BOOT: keyword is used to add code to the extension's bootstrap
1099 function.  The bootstrap function is generated by the B<xsubpp> compiler and
1100 normally holds the statements necessary to register any XSUBs with Perl.
1101 With the BOOT: keyword the programmer can tell the compiler to add extra
1102 statements to the bootstrap function.
1103
1104 This keyword may be used any time after the first MODULE keyword and should
1105 appear on a line by itself.  The first blank line after the keyword will
1106 terminate the code block.
1107
1108      BOOT:
1109      # The following message will be printed when the
1110      # bootstrap function executes.
1111      printf("Hello from the bootstrap!\n");
1112
1113 =head2 The VERSIONCHECK: Keyword
1114
1115 The VERSIONCHECK: keyword corresponds to B<xsubpp>'s C<-versioncheck> and
1116 C<-noversioncheck> options.  This keyword overrides the command line
1117 options.  Version checking is enabled by default.  When version checking is
1118 enabled the XS module will attempt to verify that its version matches the
1119 version of the PM module.
1120
1121 To enable version checking:
1122
1123     VERSIONCHECK: ENABLE
1124
1125 To disable version checking:
1126
1127     VERSIONCHECK: DISABLE
1128
1129 =head2 The PROTOTYPES: Keyword
1130
1131 The PROTOTYPES: keyword corresponds to B<xsubpp>'s C<-prototypes> and
1132 C<-noprototypes> options.  This keyword overrides the command line options.
1133 Prototypes are enabled by default.  When prototypes are enabled XSUBs will
1134 be given Perl prototypes.  This keyword may be used multiple times in an XS
1135 module to enable and disable prototypes for different parts of the module.
1136
1137 To enable prototypes:
1138
1139     PROTOTYPES: ENABLE
1140
1141 To disable prototypes:
1142
1143     PROTOTYPES: DISABLE
1144
1145 =head2 The PROTOTYPE: Keyword
1146
1147 This keyword is similar to the PROTOTYPES: keyword above but can be used to
1148 force B<xsubpp> to use a specific prototype for the XSUB.  This keyword
1149 overrides all other prototype options and keywords but affects only the
1150 current XSUB.  Consult L<perlsub/Prototypes> for information about Perl
1151 prototypes.
1152
1153     bool_t
1154     rpcb_gettime(timep, ...)
1155           time_t timep = NO_INIT
1156         PROTOTYPE: $;$
1157         PREINIT:
1158           char *host = "localhost";
1159           STRLEN n_a;
1160         CODE:
1161                   if( items > 1 )
1162                        host = (char *)SvPV(ST(1), n_a);
1163                   RETVAL = rpcb_gettime( host, &timep );
1164         OUTPUT:
1165           timep
1166           RETVAL
1167
1168 =head2 The ALIAS: Keyword
1169
1170 The ALIAS: keyword allows an XSUB to have two or more unique Perl names
1171 and to know which of those names was used when it was invoked.  The Perl
1172 names may be fully-qualified with package names.  Each alias is given an
1173 index.  The compiler will setup a variable called C<ix> which contain the
1174 index of the alias which was used.  When the XSUB is called with its
1175 declared name C<ix> will be 0.
1176
1177 The following example will create aliases C<FOO::gettime()> and
1178 C<BAR::getit()> for this function.
1179
1180     bool_t
1181     rpcb_gettime(host,timep)
1182           char *host
1183           time_t &timep
1184         ALIAS:
1185             FOO::gettime = 1
1186             BAR::getit = 2
1187         INIT:
1188           printf("# ix = %d\n", ix );
1189         OUTPUT:
1190           timep
1191
1192 =head2 The INTERFACE: Keyword
1193
1194 This keyword declares the current XSUB as a keeper of the given
1195 calling signature.  If some text follows this keyword, it is
1196 considered as a list of functions which have this signature, and
1197 should be attached to the current XSUB.
1198
1199 For example, if you have 4 C functions multiply(), divide(), add(),
1200 subtract() all having the signature:
1201
1202     symbolic f(symbolic, symbolic);
1203
1204 you can make them all to use the same XSUB using this:
1205
1206     symbolic
1207     interface_s_ss(arg1, arg2)  
1208         symbolic        arg1
1209         symbolic        arg2
1210     INTERFACE:
1211         multiply divide 
1212         add subtract
1213
1214 (This is the complete XSUB code for 4 Perl functions!)  Four generated
1215 Perl function share names with corresponding C functions.
1216
1217 The advantage of this approach comparing to ALIAS: keyword is that there
1218 is no need to code a switch statement, each Perl function (which shares
1219 the same XSUB) knows which C function it should call.  Additionally, one
1220 can attach an extra function remainder() at runtime by using
1221
1222     CV *mycv = newXSproto("Symbolic::remainder", 
1223                           XS_Symbolic_interface_s_ss, __FILE__, "$$");
1224     XSINTERFACE_FUNC_SET(mycv, remainder);
1225
1226 say, from another XSUB.  (This example supposes that there was no
1227 INTERFACE_MACRO: section, otherwise one needs to use something else instead of
1228 C<XSINTERFACE_FUNC_SET>, see the next section.)
1229
1230 =head2 The INTERFACE_MACRO: Keyword
1231
1232 This keyword allows one to define an INTERFACE using a different way
1233 to extract a function pointer from an XSUB.  The text which follows
1234 this keyword should give the name of macros which would extract/set a
1235 function pointer.  The extractor macro is given return type, C<CV*>,
1236 and C<XSANY.any_dptr> for this C<CV*>.  The setter macro is given cv,
1237 and the function pointer.
1238
1239 The default value is C<XSINTERFACE_FUNC> and C<XSINTERFACE_FUNC_SET>.
1240 An INTERFACE keyword with an empty list of functions can be omitted if
1241 INTERFACE_MACRO keyword is used.
1242
1243 Suppose that in the previous example functions pointers for 
1244 multiply(), divide(), add(), subtract() are kept in a global C array
1245 C<fp[]> with offsets being C<multiply_off>, C<divide_off>, C<add_off>,
1246 C<subtract_off>.  Then one can use 
1247
1248     #define XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET(ret,cv,f) \
1249         ((XSINTERFACE_CVT(ret,))fp[CvXSUBANY(cv).any_i32])
1250     #define XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET_set(cv,f) \
1251         CvXSUBANY(cv).any_i32 = CAT2( f, _off )
1252
1253 in C section,
1254
1255     symbolic
1256     interface_s_ss(arg1, arg2)  
1257         symbolic        arg1
1258         symbolic        arg2
1259       INTERFACE_MACRO: 
1260         XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET
1261         XSINTERFACE_FUNC_BYOFFSET_set
1262       INTERFACE:
1263         multiply divide 
1264         add subtract
1265
1266 in XSUB section.
1267
1268 =head2 The INCLUDE: Keyword
1269
1270 This keyword can be used to pull other files into the XS module.  The other
1271 files may have XS code.  INCLUDE: can also be used to run a command to
1272 generate the XS code to be pulled into the module.
1273
1274 The file F<Rpcb1.xsh> contains our C<rpcb_gettime()> function:
1275
1276     bool_t
1277     rpcb_gettime(host,timep)
1278           char *host
1279           time_t &timep
1280         OUTPUT:
1281           timep
1282
1283 The XS module can use INCLUDE: to pull that file into it.
1284
1285     INCLUDE: Rpcb1.xsh
1286
1287 If the parameters to the INCLUDE: keyword are followed by a pipe (C<|>) then
1288 the compiler will interpret the parameters as a command.
1289
1290     INCLUDE: cat Rpcb1.xsh |
1291
1292 =head2 The CASE: Keyword
1293
1294 The CASE: keyword allows an XSUB to have multiple distinct parts with each
1295 part acting as a virtual XSUB.  CASE: is greedy and if it is used then all
1296 other XS keywords must be contained within a CASE:.  This means nothing may
1297 precede the first CASE: in the XSUB and anything following the last CASE: is
1298 included in that case.
1299
1300 A CASE: might switch via a parameter of the XSUB, via the C<ix> ALIAS:
1301 variable (see L<"The ALIAS: Keyword">), or maybe via the C<items> variable
1302 (see L<"Variable-length Parameter Lists">).  The last CASE: becomes the
1303 B<default> case if it is not associated with a conditional.  The following
1304 example shows CASE switched via C<ix> with a function C<rpcb_gettime()>
1305 having an alias C<x_gettime()>.  When the function is called as
1306 C<rpcb_gettime()> its parameters are the usual C<(char *host, time_t *timep)>,
1307 but when the function is called as C<x_gettime()> its parameters are
1308 reversed, C<(time_t *timep, char *host)>.
1309
1310     long
1311     rpcb_gettime(a,b)
1312       CASE: ix == 1
1313         ALIAS:
1314           x_gettime = 1
1315         INPUT:
1316           # 'a' is timep, 'b' is host
1317           char *b
1318           time_t a = NO_INIT
1319         CODE:
1320                RETVAL = rpcb_gettime( b, &a );
1321         OUTPUT:
1322           a
1323           RETVAL
1324       CASE:
1325           # 'a' is host, 'b' is timep
1326           char *a
1327           time_t &b = NO_INIT
1328         OUTPUT:
1329           b
1330           RETVAL
1331
1332 That function can be called with either of the following statements.  Note
1333 the different argument lists.
1334
1335         $status = rpcb_gettime( $host, $timep );
1336
1337         $status = x_gettime( $timep, $host );
1338
1339 =head2 The & Unary Operator
1340
1341 The C<&> unary operator in the INPUT: section is used to tell B<xsubpp>
1342 that it should convert a Perl value to/from C using the C type to the left
1343 of C<&>, but provide a pointer to this value when the C function is called.
1344
1345 This is useful to avoid a CODE: block for a C function which takes a parameter
1346 by reference.  Typically, the parameter should be not a pointer type (an
1347 C<int> or C<long> but not an C<int*> or C<long*>).
1348
1349 The following XSUB will generate incorrect C code.  The B<xsubpp> compiler will
1350 turn this into code which calls C<rpcb_gettime()> with parameters C<(char
1351 *host, time_t timep)>, but the real C<rpcb_gettime()> wants the C<timep>
1352 parameter to be of type C<time_t*> rather than C<time_t>.
1353
1354     bool_t
1355     rpcb_gettime(host,timep)
1356           char *host
1357           time_t timep
1358         OUTPUT:
1359           timep
1360
1361 That problem is corrected by using the C<&> operator.  The B<xsubpp> compiler
1362 will now turn this into code which calls C<rpcb_gettime()> correctly with
1363 parameters C<(char *host, time_t *timep)>.  It does this by carrying the
1364 C<&> through, so the function call looks like C<rpcb_gettime(host, &timep)>.
1365
1366     bool_t
1367     rpcb_gettime(host,timep)
1368           char *host
1369           time_t &timep
1370         OUTPUT:
1371           timep
1372
1373 =head2 Inserting POD, Comments and C Preprocessor Directives
1374
1375 C preprocessor directives are allowed within BOOT:, PREINIT: INIT:, CODE:,
1376 PPCODE:, POSTCALL:, and CLEANUP: blocks, as well as outside the functions.
1377 Comments are allowed anywhere after the MODULE keyword.  The compiler will
1378 pass the preprocessor directives through untouched and will remove the
1379 commented lines. POD documentation is allowed at any point, both in the
1380 C and XS language sections. POD must be terminated with a C<=cut> command;
1381 C<xsubpp> will exit with an error if it does not. It is very unlikely that
1382 human generated C code will be mistaken for POD, as most indenting styles
1383 result in whitespace in front of any line starting with C<=>. Machine
1384 generated XS files may fall into this trap unless care is taken to
1385 ensure that a space breaks the sequence "\n=".
1386
1387 Comments can be added to XSUBs by placing a C<#> as the first
1388 non-whitespace of a line.  Care should be taken to avoid making the
1389 comment look like a C preprocessor directive, lest it be interpreted as
1390 such.  The simplest way to prevent this is to put whitespace in front of
1391 the C<#>.
1392
1393 If you use preprocessor directives to choose one of two
1394 versions of a function, use
1395
1396     #if ... version1
1397     #else /* ... version2  */
1398     #endif
1399
1400 and not
1401
1402     #if ... version1
1403     #endif
1404     #if ... version2
1405     #endif
1406
1407 because otherwise B<xsubpp> will believe that you made a duplicate
1408 definition of the function.  Also, put a blank line before the
1409 #else/#endif so it will not be seen as part of the function body.
1410
1411 =head2 Using XS With C++
1412
1413 If an XSUB name contains C<::>, it is considered to be a C++ method.
1414 The generated Perl function will assume that
1415 its first argument is an object pointer.  The object pointer
1416 will be stored in a variable called THIS.  The object should
1417 have been created by C++ with the new() function and should
1418 be blessed by Perl with the sv_setref_pv() macro.  The
1419 blessing of the object by Perl can be handled by a typemap.  An example
1420 typemap is shown at the end of this section.
1421
1422 If the return type of the XSUB includes C<static>, the method is considered
1423 to be a static method.  It will call the C++
1424 function using the class::method() syntax.  If the method is not static
1425 the function will be called using the THIS-E<gt>method() syntax.
1426
1427 The next examples will use the following C++ class.
1428
1429      class color {
1430           public:
1431           color();
1432           ~color();
1433           int blue();
1434           void set_blue( int );
1435
1436           private:
1437           int c_blue;
1438      };
1439
1440 The XSUBs for the blue() and set_blue() methods are defined with the class
1441 name but the parameter for the object (THIS, or "self") is implicit and is
1442 not listed.
1443
1444      int
1445      color::blue()
1446
1447      void
1448      color::set_blue( val )
1449           int val
1450
1451 Both Perl functions will expect an object as the first parameter.  In the 
1452 generated C++ code the object is called C<THIS>, and the method call will
1453 be performed on this object.  So in the C++ code the blue() and set_blue()
1454 methods will be called as this:
1455
1456      RETVAL = THIS->blue();
1457
1458      THIS->set_blue( val );
1459
1460 You could also write a single get/set method using an optional argument:
1461
1462      int
1463      color::blue( val = NO_INIT )
1464          int val
1465          PROTOTYPE $;$
1466          CODE:
1467              if (items > 1)
1468                  THIS->set_blue( val );
1469              RETVAL = THIS->blue();
1470          OUTPUT:
1471              RETVAL
1472
1473 If the function's name is B<DESTROY> then the C++ C<delete> function will be
1474 called and C<THIS> will be given as its parameter.  The generated C++ code for
1475
1476      void
1477      color::DESTROY()
1478
1479 will look like this:
1480
1481      color *THIS = ...; // Initialized as in typemap
1482
1483      delete THIS;
1484
1485 If the function's name is B<new> then the C++ C<new> function will be called
1486 to create a dynamic C++ object.  The XSUB will expect the class name, which
1487 will be kept in a variable called C<CLASS>, to be given as the first
1488 argument.
1489
1490      color *
1491      color::new()
1492
1493 The generated C++ code will call C<new>.
1494
1495      RETVAL = new color();
1496
1497 The following is an example of a typemap that could be used for this C++
1498 example.
1499
1500     TYPEMAP
1501     color *             O_OBJECT
1502
1503     OUTPUT
1504     # The Perl object is blessed into 'CLASS', which should be a
1505     # char* having the name of the package for the blessing.
1506     O_OBJECT
1507         sv_setref_pv( $arg, CLASS, (void*)$var );
1508
1509     INPUT
1510     O_OBJECT
1511         if( sv_isobject($arg) && (SvTYPE(SvRV($arg)) == SVt_PVMG) )
1512                 $var = ($type)SvIV((SV*)SvRV( $arg ));
1513         else{
1514                 warn( \"${Package}::$func_name() -- $var is not a blessed SV reference\" );
1515                 XSRETURN_UNDEF;
1516         }
1517
1518 =head2 Interface Strategy
1519
1520 When designing an interface between Perl and a C library a straight
1521 translation from C to XS (such as created by C<h2xs -x>) is often sufficient.
1522 However, sometimes the interface will look
1523 very C-like and occasionally nonintuitive, especially when the C function
1524 modifies one of its parameters, or returns failure inband (as in "negative
1525 return values mean failure").  In cases where the programmer wishes to
1526 create a more Perl-like interface the following strategy may help to
1527 identify the more critical parts of the interface.
1528
1529 Identify the C functions with input/output or output parameters.  The XSUBs for
1530 these functions may be able to return lists to Perl.
1531
1532 Identify the C functions which use some inband info as an indication
1533 of failure.  They may be
1534 candidates to return undef or an empty list in case of failure.  If the
1535 failure may be detected without a call to the C function, you may want to use
1536 an INIT: section to report the failure.  For failures detectable after the C
1537 function returns one may want to use a POSTCALL: section to process the
1538 failure.  In more complicated cases use CODE: or PPCODE: sections.
1539
1540 If many functions use the same failure indication based on the return value,
1541 you may want to create a special typedef to handle this situation.  Put
1542
1543   typedef int negative_is_failure;
1544
1545 near the beginning of XS file, and create an OUTPUT typemap entry
1546 for C<negative_is_failure> which converts negative values to C<undef>, or
1547 maybe croak()s.  After this the return value of type C<negative_is_failure>
1548 will create more Perl-like interface.
1549
1550 Identify which values are used by only the C and XSUB functions
1551 themselves, say, when a parameter to a function should be a contents of a
1552 global variable.  If Perl does not need to access the contents of the value
1553 then it may not be necessary to provide a translation for that value
1554 from C to Perl.
1555
1556 Identify the pointers in the C function parameter lists and return
1557 values.  Some pointers may be used to implement input/output or
1558 output parameters, they can be handled in XS with the C<&> unary operator,
1559 and, possibly, using the NO_INIT keyword.
1560 Some others will require handling of types like C<int *>, and one needs
1561 to decide what a useful Perl translation will do in such a case.  When
1562 the semantic is clear, it is advisable to put the translation into a typemap
1563 file.
1564
1565 Identify the structures used by the C functions.  In many
1566 cases it may be helpful to use the T_PTROBJ typemap for
1567 these structures so they can be manipulated by Perl as
1568 blessed objects.  (This is handled automatically by C<h2xs -x>.)
1569
1570 If the same C type is used in several different contexts which require
1571 different translations, C<typedef> several new types mapped to this C type,
1572 and create separate F<typemap> entries for these new types.  Use these
1573 types in declarations of return type and parameters to XSUBs.
1574
1575 =head2 Perl Objects And C Structures
1576
1577 When dealing with C structures one should select either
1578 B<T_PTROBJ> or B<T_PTRREF> for the XS type.  Both types are
1579 designed to handle pointers to complex objects.  The
1580 T_PTRREF type will allow the Perl object to be unblessed
1581 while the T_PTROBJ type requires that the object be blessed.
1582 By using T_PTROBJ one can achieve a form of type-checking
1583 because the XSUB will attempt to verify that the Perl object
1584 is of the expected type.
1585
1586 The following XS code shows the getnetconfigent() function which is used
1587 with ONC+ TIRPC.  The getnetconfigent() function will return a pointer to a
1588 C structure and has the C prototype shown below.  The example will
1589 demonstrate how the C pointer will become a Perl reference.  Perl will
1590 consider this reference to be a pointer to a blessed object and will
1591 attempt to call a destructor for the object.  A destructor will be
1592 provided in the XS source to free the memory used by getnetconfigent().
1593 Destructors in XS can be created by specifying an XSUB function whose name
1594 ends with the word B<DESTROY>.  XS destructors can be used to free memory
1595 which may have been malloc'd by another XSUB.
1596
1597      struct netconfig *getnetconfigent(const char *netid);
1598
1599 A C<typedef> will be created for C<struct netconfig>.  The Perl
1600 object will be blessed in a class matching the name of the C
1601 type, with the tag C<Ptr> appended, and the name should not
1602 have embedded spaces if it will be a Perl package name.  The
1603 destructor will be placed in a class corresponding to the
1604 class of the object and the PREFIX keyword will be used to
1605 trim the name to the word DESTROY as Perl will expect.
1606
1607      typedef struct netconfig Netconfig;
1608
1609      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
1610
1611      Netconfig *
1612      getnetconfigent(netid)
1613           char *netid
1614
1615      MODULE = RPC  PACKAGE = NetconfigPtr  PREFIX = rpcb_
1616
1617      void
1618      rpcb_DESTROY(netconf)
1619           Netconfig *netconf
1620         CODE:
1621           printf("Now in NetconfigPtr::DESTROY\n");
1622           free( netconf );
1623
1624 This example requires the following typemap entry.  Consult the typemap
1625 section for more information about adding new typemaps for an extension.
1626
1627      TYPEMAP
1628      Netconfig *  T_PTROBJ
1629
1630 This example will be used with the following Perl statements.
1631
1632      use RPC;
1633      $netconf = getnetconfigent("udp");
1634
1635 When Perl destroys the object referenced by $netconf it will send the
1636 object to the supplied XSUB DESTROY function.  Perl cannot determine, and
1637 does not care, that this object is a C struct and not a Perl object.  In
1638 this sense, there is no difference between the object created by the
1639 getnetconfigent() XSUB and an object created by a normal Perl subroutine.
1640
1641 =head2 The Typemap
1642
1643 The typemap is a collection of code fragments which are used by the B<xsubpp>
1644 compiler to map C function parameters and values to Perl values.  The
1645 typemap file may consist of three sections labelled C<TYPEMAP>, C<INPUT>, and
1646 C<OUTPUT>.  An unlabelled initial section is assumed to be a C<TYPEMAP>
1647 section.  The INPUT section tells
1648 the compiler how to translate Perl values
1649 into variables of certain C types.  The OUTPUT section tells the compiler
1650 how to translate the values from certain C types into values Perl can
1651 understand.  The TYPEMAP section tells the compiler which of the INPUT and
1652 OUTPUT code fragments should be used to map a given C type to a Perl value.
1653 The section labels C<TYPEMAP>, C<INPUT>, or C<OUTPUT> must begin
1654 in the first column on a line by themselves, and must be in uppercase.
1655
1656 The default typemap in the C<lib/ExtUtils> directory of the Perl source
1657 contains many useful types which can be used by Perl extensions.  Some
1658 extensions define additional typemaps which they keep in their own directory.
1659 These additional typemaps may reference INPUT and OUTPUT maps in the main
1660 typemap.  The B<xsubpp> compiler will allow the extension's own typemap to
1661 override any mappings which are in the default typemap.
1662
1663 Most extensions which require a custom typemap will need only the TYPEMAP
1664 section of the typemap file.  The custom typemap used in the
1665 getnetconfigent() example shown earlier demonstrates what may be the typical
1666 use of extension typemaps.  That typemap is used to equate a C structure
1667 with the T_PTROBJ typemap.  The typemap used by getnetconfigent() is shown
1668 here.  Note that the C type is separated from the XS type with a tab and
1669 that the C unary operator C<*> is considered to be a part of the C type name.
1670
1671         TYPEMAP
1672         Netconfig *<tab>T_PTROBJ
1673
1674 Here's a more complicated example: suppose that you wanted C<struct
1675 netconfig> to be blessed into the class C<Net::Config>.  One way to do
1676 this is to use underscores (_) to separate package names, as follows:
1677
1678         typedef struct netconfig * Net_Config;
1679
1680 And then provide a typemap entry C<T_PTROBJ_SPECIAL> that maps underscores to
1681 double-colons (::), and declare C<Net_Config> to be of that type:
1682
1683
1684         TYPEMAP
1685         Net_Config      T_PTROBJ_SPECIAL
1686
1687         INPUT
1688         T_PTROBJ_SPECIAL
1689                 if (sv_derived_from($arg, \"${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\")) {
1690                         IV tmp = SvIV((SV*)SvRV($arg));
1691                 $var = ($type) tmp;
1692                 }
1693                 else
1694                         croak(\"$var is not of type ${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\")
1695
1696         OUTPUT
1697         T_PTROBJ_SPECIAL
1698                 sv_setref_pv($arg, \"${(my $ntt=$ntype)=~s/_/::/g;\$ntt}\",
1699                 (void*)$var);
1700
1701 The INPUT and OUTPUT sections substitute underscores for double-colons
1702 on the fly, giving the desired effect.  This example demonstrates some
1703 of the power and versatility of the typemap facility.
1704
1705 =head2 Safely Storing Static Data in XS
1706
1707 Starting with Perl 5.8, a macro framework has been defined to allow
1708 static data to be safely stored in XS modules that will be accessed from
1709 a multi-threaded Perl.
1710
1711 Although primarily designed for use with multi-threaded Perl, the macros
1712 have been designed so that they will work with non-threaded Perl as well.
1713
1714 It is therefore strongly recommended that these macros be used by all
1715 XS modules that make use of static data.
1716
1717 The easiest way to get a template set of macros to use is by specifying
1718 the C<-g> (C<--global>) option with h2xs (see L<h2xs>).
1719
1720 Below is an example module that makes use of the macros.
1721
1722     #include "EXTERN.h"
1723     #include "perl.h"
1724     #include "XSUB.h"
1725
1726     /* Global Data */
1727
1728     #define MY_CXT_KEY "BlindMice::_guts" XS_VERSION
1729
1730     typedef struct {
1731         int count;
1732         char name[3][100];
1733     } my_cxt_t;
1734
1735     START_MY_CXT
1736
1737     MODULE = BlindMice           PACKAGE = BlindMice
1738
1739     BOOT:
1740     {
1741         MY_CXT_INIT;
1742         MY_CXT.count = 0;
1743         strcpy(MY_CXT.name[0], "None");
1744         strcpy(MY_CXT.name[1], "None");
1745         strcpy(MY_CXT.name[2], "None");
1746     }                              
1747
1748     int
1749     newMouse(char * name)
1750         char * name;
1751         PREINIT:
1752           dMY_CXT;
1753         CODE:
1754           if (MY_CXT.count >= 3) {
1755               warn("Already have 3 blind mice") ;
1756               RETVAL = 0;
1757           }
1758           else {
1759               RETVAL = ++ MY_CXT.count;
1760               strcpy(MY_CXT.name[MY_CXT.count - 1], name);
1761           }
1762
1763     char *
1764     get_mouse_name(index)
1765       int index
1766       CODE:
1767         dMY_CXT;
1768         RETVAL = MY_CXT.lives ++;
1769         if (index > MY_CXT.count)
1770           croak("There are only 3 blind mice.");
1771         else
1772           RETVAL = newSVpv(MY_CXT.name[index - 1]);
1773
1774
1775 B<REFERENCE>
1776
1777 =over 5
1778
1779 =item MY_CXT_KEY
1780
1781 This macro is used to define a unique key to refer to the static data
1782 for an XS module. The suggested naming scheme, as used by h2xs, is to
1783 use a string that consists of the module name, the string "::_guts"
1784 and the module version number.
1785
1786     #define MY_CXT_KEY "MyModule::_guts" XS_VERSION
1787
1788 =item typedef my_cxt_t
1789
1790 This struct typedef I<must> always be called C<my_cxt_t> -- the other
1791 C<CXT*> macros assume the existence of the C<my_cxt_t> typedef name.
1792
1793 Declare a typedef named C<my_cxt_t> that is a structure that contains
1794 all the data that needs to be interpreter-local.
1795
1796     typedef struct {
1797         int some_value;
1798     } my_cxt_t;
1799
1800 =item START_MY_CXT
1801
1802 Always place the START_MY_CXT macro directly after the declaration
1803 of C<my_cxt_t>.
1804
1805 =item MY_CXT_INIT
1806
1807 The MY_CXT_INIT macro initialises storage for the C<my_cxt_t> struct.
1808
1809 It I<must> be called exactly once -- typically in a BOOT: section.
1810
1811 =item dMY_CXT
1812
1813 Use the dMY_CXT macro (a declaration) in all the functions that access
1814 MY_CXT.
1815
1816 =item MY_CXT
1817
1818 Use the MY_CXT macro to access members of the C<my_cxt_t> struct. For
1819 example, if C<my_cxt_t> is 
1820
1821     typedef struct {
1822         int index;
1823     } my_cxt_t;
1824
1825 then use this to access the C<index> member
1826
1827     dMY_CXT;
1828     MY_CXT.index = 2;
1829
1830 =back
1831
1832 =head1 EXAMPLES
1833
1834 File C<RPC.xs>: Interface to some ONC+ RPC bind library functions.
1835
1836      #include "EXTERN.h"
1837      #include "perl.h"
1838      #include "XSUB.h"
1839
1840      #include <rpc/rpc.h>
1841
1842      typedef struct netconfig Netconfig;
1843
1844      MODULE = RPC  PACKAGE = RPC
1845
1846      SV *
1847      rpcb_gettime(host="localhost")
1848           char *host
1849         PREINIT:
1850           time_t  timep;
1851         CODE:
1852           ST(0) = sv_newmortal();
1853           if( rpcb_gettime( host, &timep ) )
1854                sv_setnv( ST(0), (double)timep );
1855
1856      Netconfig *
1857      getnetconfigent(netid="udp")
1858           char *netid
1859
1860      MODULE = RPC  PACKAGE = NetconfigPtr  PREFIX = rpcb_
1861
1862      void
1863      rpcb_DESTROY(netconf)
1864           Netconfig *netconf
1865         CODE:
1866           printf("NetconfigPtr::DESTROY\n");
1867           free( netconf );
1868
1869 File C<typemap>: Custom typemap for RPC.xs.
1870
1871      TYPEMAP
1872      Netconfig *  T_PTROBJ
1873
1874 File C<RPC.pm>: Perl module for the RPC extension.
1875
1876      package RPC;
1877
1878      require Exporter;
1879      require DynaLoader;
1880      @ISA = qw(Exporter DynaLoader);
1881      @EXPORT = qw(rpcb_gettime getnetconfigent);
1882
1883      bootstrap RPC;
1884      1;
1885
1886 File C<rpctest.pl>: Perl test program for the RPC extension.
1887
1888      use RPC;
1889
1890      $netconf = getnetconfigent();
1891      $a = rpcb_gettime();
1892      print "time = $a\n";
1893      print "netconf = $netconf\n";
1894
1895      $netconf = getnetconfigent("tcp");
1896      $a = rpcb_gettime("poplar");
1897      print "time = $a\n";
1898      print "netconf = $netconf\n";
1899
1900
1901 =head1 XS VERSION
1902
1903 This document covers features supported by C<xsubpp> 1.935.
1904
1905 =head1 AUTHOR
1906
1907 Originally written by Dean Roehrich <F<roehrich@cray.com>>.
1908
1909 Maintained since 1996 by The Perl Porters <F<perlbug@perl.org>>.