This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Add perldelta entry for the four new functions
[perl5.git] / pod / perlcall.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlcall - Perl calling conventions from C
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The purpose of this document is to show you how to call Perl subroutines
8 directly from C, i.e., how to write I<callbacks>.
9
10 Apart from discussing the C interface provided by Perl for writing
11 callbacks the document uses a series of examples to show how the
12 interface actually works in practice.  In addition some techniques for
13 coding callbacks are covered.
14
15 Examples where callbacks are necessary include
16
17 =over 5
18
19 =item * An Error Handler
20
21 You have created an XSUB interface to an application's C API.
22
23 A fairly common feature in applications is to allow you to define a C
24 function that will be called whenever something nasty occurs. What we
25 would like is to be able to specify a Perl subroutine that will be
26 called instead.
27
28 =item * An Event-Driven Program
29
30 The classic example of where callbacks are used is when writing an
31 event driven program, such as for an X11 application.  In this case
32 you register functions to be called whenever specific events occur,
33 e.g., a mouse button is pressed, the cursor moves into a window or a
34 menu item is selected.
35
36 =back
37
38 Although the techniques described here are applicable when embedding
39 Perl in a C program, this is not the primary goal of this document.
40 There are other details that must be considered and are specific to
41 embedding Perl. For details on embedding Perl in C refer to
42 L<perlembed>.
43
44 Before you launch yourself head first into the rest of this document,
45 it would be a good idea to have read the following two documents--L<perlxs>
46 and L<perlguts>.
47
48 =head1 THE CALL_ FUNCTIONS
49
50 Although this stuff is easier to explain using examples, you first need
51 be aware of a few important definitions.
52
53 Perl has a number of C functions that allow you to call Perl
54 subroutines.  They are
55
56     I32 call_sv(SV* sv, I32 flags);
57     I32 call_pv(char *subname, I32 flags);
58     I32 call_method(char *methname, I32 flags);
59     I32 call_argv(char *subname, I32 flags, char **argv);
60
61 The key function is I<call_sv>.  All the other functions are
62 fairly simple wrappers which make it easier to call Perl subroutines in
63 special cases. At the end of the day they will all call I<call_sv>
64 to invoke the Perl subroutine.
65
66 All the I<call_*> functions have a C<flags> parameter which is
67 used to pass a bit mask of options to Perl.  This bit mask operates
68 identically for each of the functions.  The settings available in the
69 bit mask are discussed in L</FLAG VALUES>.
70
71 Each of the functions will now be discussed in turn.
72
73 =over 5
74
75 =item call_sv
76
77 I<call_sv> takes two parameters. The first, C<sv>, is an SV*.
78 This allows you to specify the Perl subroutine to be called either as a
79 C string (which has first been converted to an SV) or a reference to a
80 subroutine. The section, L</Using call_sv>, shows how you can make
81 use of I<call_sv>.
82
83 =item call_pv
84
85 The function, I<call_pv>, is similar to I<call_sv> except it
86 expects its first parameter to be a C char* which identifies the Perl
87 subroutine you want to call, e.g., C<call_pv("fred", 0)>.  If the
88 subroutine you want to call is in another package, just include the
89 package name in the string, e.g., C<"pkg::fred">.
90
91 =item call_method
92
93 The function I<call_method> is used to call a method from a Perl
94 class.  The parameter C<methname> corresponds to the name of the method
95 to be called.  Note that the class that the method belongs to is passed
96 on the Perl stack rather than in the parameter list. This class can be
97 either the name of the class (for a static method) or a reference to an
98 object (for a virtual method).  See L<perlobj> for more information on
99 static and virtual methods and L</Using call_method> for an example
100 of using I<call_method>.
101
102 =item call_argv
103
104 I<call_argv> calls the Perl subroutine specified by the C string
105 stored in the C<subname> parameter. It also takes the usual C<flags>
106 parameter.  The final parameter, C<argv>, consists of a NULL-terminated
107 list of C strings to be passed as parameters to the Perl subroutine.
108 See L</Using call_argv>.
109
110 =back
111
112 All the functions return an integer. This is a count of the number of
113 items returned by the Perl subroutine. The actual items returned by the
114 subroutine are stored on the Perl stack.
115
116 As a general rule you should I<always> check the return value from
117 these functions.  Even if you are expecting only a particular number of
118 values to be returned from the Perl subroutine, there is nothing to
119 stop someone from doing something unexpected--don't say you haven't
120 been warned.
121
122 =head1 FLAG VALUES
123
124 The C<flags> parameter in all the I<call_*> functions is one of C<G_VOID>,
125 C<G_SCALAR>, or C<G_LIST>, which indicate the call context, OR'ed together
126 with a bit mask of any combination of the other G_* symbols defined below.
127
128 =head2  G_VOID
129
130 =for apidoc AmnUh||G_VOID
131
132 Calls the Perl subroutine in a void context.
133
134 This flag has 2 effects:
135
136 =over 5
137
138 =item 1.
139
140 It indicates to the subroutine being called that it is executing in
141 a void context (if it executes I<wantarray> the result will be the
142 undefined value).
143
144 =item 2.
145
146 It ensures that nothing is actually returned from the subroutine.
147
148 =back
149
150 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
151 items have been returned by the Perl subroutine--in this case it will
152 be 0.
153
154
155 =head2  G_SCALAR
156
157 =for apidoc AmnUh||G_SCALAR
158
159 Calls the Perl subroutine in a scalar context.  This is the default
160 context flag setting for all the I<call_*> functions.
161
162 This flag has 2 effects:
163
164 =over 5
165
166 =item 1.
167
168 It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
169 scalar context (if it executes I<wantarray> the result will be false).
170
171 =item 2.
172
173 It ensures that only a scalar is actually returned from the subroutine.
174 The subroutine can, of course,  ignore the I<wantarray> and return a
175 list anyway. If so, then only the last element of the list will be
176 returned.
177
178 =back
179
180 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
181 items have been returned by the Perl subroutine - in this case it will
182 be either 0 or 1.
183
184 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
185
186 If 1, then the item actually returned by the Perl subroutine will be
187 stored on the Perl stack - the section L</Returning a Scalar> shows how
188 to access this value on the stack.  Remember that regardless of how
189 many items the Perl subroutine returns, only the last one will be
190 accessible from the stack - think of the case where only one value is
191 returned as being a list with only one element.  Any other items that
192 were returned will not exist by the time control returns from the
193 I<call_*> function.  The section L</Returning a List in Scalar
194 Context> shows an example of this behavior.
195
196
197 =head2 G_LIST
198
199 =for apidoc AmnUh||G_LIST
200
201 Calls the Perl subroutine in a list context. Prior to Perl version
202 5.35.1 this was called C<G_ARRAY>.
203
204 As with G_SCALAR, this flag has 2 effects:
205
206 =over 5
207
208 =item 1.
209
210 It indicates to the subroutine being called that it is executing in a
211 list context (if it executes I<wantarray> the result will be true).
212
213 =item 2.
214
215 It ensures that all items returned from the subroutine will be
216 accessible when control returns from the I<call_*> function.
217
218 =back
219
220 The value returned by the I<call_*> function indicates how many
221 items have been returned by the Perl subroutine.
222
223 If 0, then you have specified the G_DISCARD flag.
224
225 If not 0, then it will be a count of the number of items returned by
226 the subroutine. These items will be stored on the Perl stack.  The
227 section L</Returning a List of Values> gives an example of using the
228 G_LIST flag and the mechanics of accessing the returned items from the
229 Perl stack.
230
231 =head2 G_DISCARD
232
233 =for apidoc AmnUh||G_DISCARD
234
235 By default, the I<call_*> functions place the items returned from
236 by the Perl subroutine on the stack.  If you are not interested in
237 these items, then setting this flag will make Perl get rid of them
238 automatically for you.  Note that it is still possible to indicate a
239 context to the Perl subroutine by using either G_SCALAR or G_LIST.
240
241 If you do not set this flag then it is I<very> important that you make
242 sure that any temporaries (i.e., parameters passed to the Perl
243 subroutine and values returned from the subroutine) are disposed of
244 yourself.  The section L</Returning a Scalar> gives details of how to
245 dispose of these temporaries explicitly and the section L</Using Perl to
246 Dispose of Temporaries> discusses the specific circumstances where you
247 can ignore the problem and let Perl deal with it for you.
248
249 =head2 G_NOARGS
250
251 =for apidoc AmnUh||G_NOARGS
252
253 Whenever a Perl subroutine is called using one of the I<call_*>
254 functions, it is assumed by default that parameters are to be passed to
255 the subroutine.  If you are not passing any parameters to the Perl
256 subroutine, you can save a bit of time by setting this flag.  It has
257 the effect of not creating the C<@_> array for the Perl subroutine.
258
259 Although the functionality provided by this flag may seem
260 straightforward, it should be used only if there is a good reason to do
261 so.  The reason for being cautious is that, even if you have specified
262 the G_NOARGS flag, it is still possible for the Perl subroutine that
263 has been called to think that you have passed it parameters.
264
265 In fact, what can happen is that the Perl subroutine you have called
266 can access the C<@_> array from a previous Perl subroutine.  This will
267 occur when the code that is executing the I<call_*> function has
268 itself been called from another Perl subroutine. The code below
269 illustrates this
270
271     sub fred
272       { print "@_\n"  }
273
274     sub joe
275       { &fred }
276
277     &joe(1,2,3);
278
279 This will print
280
281     1 2 3
282
283 What has happened is that C<fred> accesses the C<@_> array which
284 belongs to C<joe>.
285
286
287 =head2 G_EVAL
288
289 =for apidoc AmnUh||G_EVAL
290
291 It is possible for the Perl subroutine you are calling to terminate
292 abnormally, e.g., by calling I<die> explicitly or by not actually
293 existing.  By default, when either of these events occurs, the
294 process will terminate immediately.  If you want to trap this
295 type of event, specify the G_EVAL flag.  It will put an I<eval { }>
296 around the subroutine call.
297
298 Whenever control returns from the I<call_*> function you need to
299 check the C<$@> variable as you would in a normal Perl script.
300
301 The value returned from the I<call_*> function is dependent on
302 what other flags have been specified and whether an error has
303 occurred.  Here are all the different cases that can occur:
304
305 =over 5
306
307 =item *
308
309 If the I<call_*> function returns normally, then the value
310 returned is as specified in the previous sections.
311
312 =item *
313
314 If G_DISCARD is specified, the return value will always be 0.
315
316 =item *
317
318 If G_LIST is specified I<and> an error has occurred, the return value
319 will always be 0.
320
321 =item *
322
323 If G_SCALAR is specified I<and> an error has occurred, the return value
324 will be 1 and the value on the top of the stack will be I<undef>. This
325 means that if you have already detected the error by checking C<$@> and
326 you want the program to continue, you must remember to pop the I<undef>
327 from the stack.
328
329 =back
330
331 See L</Using G_EVAL> for details on using G_EVAL.
332
333 =head2 G_KEEPERR
334
335 =for apidoc AmnUh||G_KEEPERR
336
337 Using the G_EVAL flag described above will always set C<$@>: clearing
338 it if there was no error, and setting it to describe the error if there
339 was an error in the called code.  This is what you want if your intention
340 is to handle possible errors, but sometimes you just want to trap errors
341 and stop them interfering with the rest of the program.
342
343 This scenario will mostly be applicable to code that is meant to be called
344 from within destructors, asynchronous callbacks, and signal handlers.
345 In such situations, where the code being called has little relation to the
346 surrounding dynamic context, the main program needs to be insulated from
347 errors in the called code, even if they can't be handled intelligently.
348 It may also be useful to do this with code for C<__DIE__> or C<__WARN__>
349 hooks, and C<tie> functions.
350
351 The G_KEEPERR flag is meant to be used in conjunction with G_EVAL in
352 I<call_*> functions that are used to implement such code, or with
353 C<eval_sv>.  This flag has no effect on the C<call_*> functions when
354 G_EVAL is not used.
355
356 When G_KEEPERR is used, any error in the called code will terminate the
357 call as usual, and the error will not propagate beyond the call (as usual
358 for G_EVAL), but it will not go into C<$@>.  Instead the error will be
359 converted into a warning, prefixed with the string "\t(in cleanup)".
360 This can be disabled using C<no warnings 'misc'>.  If there is no error,
361 C<$@> will not be cleared.
362
363 Note that the G_KEEPERR flag does not propagate into inner evals; these
364 may still set C<$@>.
365
366 The G_KEEPERR flag was introduced in Perl version 5.002.
367
368 See L</Using G_KEEPERR> for an example of a situation that warrants the
369 use of this flag.
370
371 =head2 Determining the Context
372
373 As mentioned above, you can determine the context of the currently
374 executing subroutine in Perl with I<wantarray>.  The equivalent test
375 can be made in C by using the C<GIMME_V> macro, which returns
376 C<G_LIST> if you have been called in a list context, C<G_SCALAR> if
377 in a scalar context, or C<G_VOID> if in a void context (i.e., the
378 return value will not be used).  An older version of this macro is
379 called C<GIMME>; in a void context it returns C<G_SCALAR> instead of
380 C<G_VOID>.  An example of using the C<GIMME_V> macro is shown in
381 section L</Using GIMME_V>.
382
383 =head1 EXAMPLES
384
385 Enough of the definition talk! Let's have a few examples.
386
387 Perl provides many macros to assist in accessing the Perl stack.
388 Wherever possible, these macros should always be used when interfacing
389 to Perl internals.  We hope this should make the code less vulnerable
390 to any changes made to Perl in the future.
391
392 Another point worth noting is that in the first series of examples I
393 have made use of only the I<call_pv> function.  This has been done
394 to keep the code simpler and ease you into the topic.  Wherever
395 possible, if the choice is between using I<call_pv> and
396 I<call_sv>, you should always try to use I<call_sv>.  See
397 L</Using call_sv> for details.
398
399 =head2 No Parameters, Nothing Returned
400
401 This first trivial example will call a Perl subroutine, I<PrintUID>, to
402 print out the UID of the process.
403
404     sub PrintUID
405     {
406         print "UID is $<\n";
407     }
408
409 and here is a C function to call it
410
411     static void
412     call_PrintUID()
413     {
414         dSP;
415
416         PUSHMARK(SP);
417         call_pv("PrintUID", G_DISCARD|G_NOARGS);
418     }
419
420 Simple, eh?
421
422 A few points to note about this example:
423
424 =over 5
425
426 =item 1.
427
428 Ignore C<dSP> and C<PUSHMARK(SP)> for now. They will be discussed in
429 the next example.
430
431 =item 2.
432
433 We aren't passing any parameters to I<PrintUID> so G_NOARGS can be
434 specified.
435
436 =item 3.
437
438 We aren't interested in anything returned from I<PrintUID>, so
439 G_DISCARD is specified. Even if I<PrintUID> was changed to
440 return some value(s), having specified G_DISCARD will mean that they
441 will be wiped by the time control returns from I<call_pv>.
442
443 =item 4.
444
445 As I<call_pv> is being used, the Perl subroutine is specified as a
446 C string. In this case the subroutine name has been 'hard-wired' into the
447 code.
448
449 =item 5.
450
451 Because we specified G_DISCARD, it is not necessary to check the value
452 returned from I<call_pv>. It will always be 0.
453
454 =back
455
456 =head2 Passing Parameters
457
458 Now let's make a slightly more complex example. This time we want to
459 call a Perl subroutine, C<LeftString>, which will take 2 parameters--a
460 string ($s) and an integer ($n).  The subroutine will simply
461 print the first $n characters of the string.
462
463 So the Perl subroutine would look like this:
464
465     sub LeftString
466     {
467         my($s, $n) = @_;
468         print substr($s, 0, $n), "\n";
469     }
470
471 The C function required to call I<LeftString> would look like this:
472
473     static void
474     call_LeftString(a, b)
475     char * a;
476     int b;
477     {
478         dSP;
479
480         ENTER;
481         SAVETMPS;
482
483         PUSHMARK(SP);
484         EXTEND(SP, 2);
485         PUSHs(sv_2mortal(newSVpv(a, 0)));
486         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
487         PUTBACK;
488
489         call_pv("LeftString", G_DISCARD);
490
491         FREETMPS;
492         LEAVE;
493     }
494
495 Here are a few notes on the C function I<call_LeftString>.
496
497 =over 5
498
499 =item 1.
500
501 Parameters are passed to the Perl subroutine using the Perl stack.
502 This is the purpose of the code beginning with the line C<dSP> and
503 ending with the line C<PUTBACK>.  The C<dSP> declares a local copy
504 of the stack pointer.  This local copy should B<always> be accessed
505 as C<SP>.
506
507 =item 2.
508
509 If you are going to put something onto the Perl stack, you need to know
510 where to put it. This is the purpose of the macro C<dSP>--it declares
511 and initializes a I<local> copy of the Perl stack pointer.
512
513 All the other macros which will be used in this example require you to
514 have used this macro.
515
516 The exception to this rule is if you are calling a Perl subroutine
517 directly from an XSUB function. In this case it is not necessary to
518 use the C<dSP> macro explicitly--it will be declared for you
519 automatically.
520
521 =item 3.
522
523 Any parameters to be pushed onto the stack should be bracketed by the
524 C<PUSHMARK> and C<PUTBACK> macros.  The purpose of these two macros, in
525 this context, is to count the number of parameters you are
526 pushing automatically.  Then whenever Perl is creating the C<@_> array for the
527 subroutine, it knows how big to make it.
528
529 The C<PUSHMARK> macro tells Perl to make a mental note of the current
530 stack pointer. Even if you aren't passing any parameters (like the
531 example shown in the section L</No Parameters, Nothing Returned>) you
532 must still call the C<PUSHMARK> macro before you can call any of the
533 I<call_*> functions--Perl still needs to know that there are no
534 parameters.
535
536 The C<PUTBACK> macro sets the global copy of the stack pointer to be
537 the same as our local copy. If we didn't do this, I<call_pv>
538 wouldn't know where the two parameters we pushed were--remember that
539 up to now all the stack pointer manipulation we have done is with our
540 local copy, I<not> the global copy.
541
542 =item 4.
543
544 Next, we come to EXTEND and PUSHs. This is where the parameters
545 actually get pushed onto the stack. In this case we are pushing a
546 string and an integer.
547
548 Alternatively you can use the XPUSHs() macro, which combines a
549 C<EXTEND(SP, 1)> and C<PUSHs()>.  This is less efficient if you're
550 pushing multiple values.
551
552 See L<perlguts/"XSUBs and the Argument Stack"> for details
553 on how the PUSH macros work.
554
555 =item 5.
556
557 Because we created temporary values (by means of sv_2mortal() calls)
558 we will have to tidy up the Perl stack and dispose of mortal SVs.
559
560 This is the purpose of
561
562     ENTER;
563     SAVETMPS;
564
565 at the start of the function, and
566
567     FREETMPS;
568     LEAVE;
569
570 at the end. The C<ENTER>/C<SAVETMPS> pair creates a boundary for any
571 temporaries we create.  This means that the temporaries we get rid of
572 will be limited to those which were created after these calls.
573
574 The C<FREETMPS>/C<LEAVE> pair will get rid of any values returned by
575 the Perl subroutine (see next example), plus it will also dump the
576 mortal SVs we have created.  Having C<ENTER>/C<SAVETMPS> at the
577 beginning of the code makes sure that no other mortals are destroyed.
578
579 Think of these macros as working a bit like C<{> and C<}> in Perl
580 to limit the scope of local variables.
581
582 See the section L</Using Perl to Dispose of Temporaries> for details of
583 an alternative to using these macros.
584
585 =item 6.
586
587 Finally, I<LeftString> can now be called via the I<call_pv> function.
588 The only flag specified this time is G_DISCARD. Because we are passing
589 2 parameters to the Perl subroutine this time, we have not specified
590 G_NOARGS.
591
592 =back
593
594 =head2 Returning a Scalar
595
596 Now for an example of dealing with the items returned from a Perl
597 subroutine.
598
599 Here is a Perl subroutine, I<Adder>, that takes 2 integer parameters
600 and simply returns their sum.
601
602     sub Adder
603     {
604         my($a, $b) = @_;
605         $a + $b;
606     }
607
608 Because we are now concerned with the return value from I<Adder>, the C
609 function required to call it is now a bit more complex.
610
611     static void
612     call_Adder(a, b)
613     int a;
614     int b;
615     {
616         dSP;
617         int count;
618
619         ENTER;
620         SAVETMPS;
621
622         PUSHMARK(SP);
623         EXTEND(SP, 2);
624         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
625         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
626         PUTBACK;
627
628         count = call_pv("Adder", G_SCALAR);
629
630         SPAGAIN;
631
632         if (count != 1)
633             croak("Big trouble\n");
634
635         printf ("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, POPi);
636
637         PUTBACK;
638         FREETMPS;
639         LEAVE;
640     }
641
642 Points to note this time are
643
644 =over 5
645
646 =item 1.
647
648 The only flag specified this time was G_SCALAR. That means that the C<@_>
649 array will be created and that the value returned by I<Adder> will
650 still exist after the call to I<call_pv>.
651
652 =item 2.
653
654 The purpose of the macro C<SPAGAIN> is to refresh the local copy of the
655 stack pointer. This is necessary because it is possible that the memory
656 allocated to the Perl stack has been reallocated during the
657 I<call_pv> call.
658
659 If you are making use of the Perl stack pointer in your code you must
660 always refresh the local copy using SPAGAIN whenever you make use
661 of the I<call_*> functions or any other Perl internal function.
662
663 =item 3.
664
665 Although only a single value was expected to be returned from I<Adder>,
666 it is still good practice to check the return code from I<call_pv>
667 anyway.
668
669 Expecting a single value is not quite the same as knowing that there
670 will be one. If someone modified I<Adder> to return a list and we
671 didn't check for that possibility and take appropriate action the Perl
672 stack would end up in an inconsistent state. That is something you
673 I<really> don't want to happen ever.
674
675 =item 4.
676
677 The C<POPi> macro is used here to pop the return value from the stack.
678 In this case we wanted an integer, so C<POPi> was used.
679
680
681 Here is the complete list of POP macros available, along with the types
682 they return.
683
684     POPs        SV
685     POPp        pointer (PV)
686     POPpbytex   pointer to bytes (PV)
687     POPn        double (NV)
688     POPi        integer (IV)
689     POPu        unsigned integer (UV)
690     POPl        long
691     POPul       unsigned long
692
693 Since these macros have side-effects don't use them as arguments to
694 macros that may evaluate their argument several times, for example:
695
696   /* Bad idea, don't do this */
697   STRLEN len;
698   const char *s = SvPV(POPs, len);
699
700 Instead, use a temporary:
701
702   STRLEN len;
703   SV *sv = POPs;
704   const char *s = SvPV(sv, len);
705
706 or a macro that guarantees it will evaluate its arguments only once:
707
708   STRLEN len;
709   const char *s = SvPVx(POPs, len);
710
711 =item 5.
712
713 The final C<PUTBACK> is used to leave the Perl stack in a consistent
714 state before exiting the function.  This is necessary because when we
715 popped the return value from the stack with C<POPi> it updated only our
716 local copy of the stack pointer.  Remember, C<PUTBACK> sets the global
717 stack pointer to be the same as our local copy.
718
719 =back
720
721
722 =head2 Returning a List of Values
723
724 Now, let's extend the previous example to return both the sum of the
725 parameters and the difference.
726
727 Here is the Perl subroutine
728
729     sub AddSubtract
730     {
731        my($a, $b) = @_;
732        ($a+$b, $a-$b);
733     }
734
735 and this is the C function
736
737     static void
738     call_AddSubtract(a, b)
739     int a;
740     int b;
741     {
742         dSP;
743         int count;
744
745         ENTER;
746         SAVETMPS;
747
748         PUSHMARK(SP);
749         EXTEND(SP, 2);
750         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
751         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
752         PUTBACK;
753
754         count = call_pv("AddSubtract", G_LIST);
755
756         SPAGAIN;
757
758         if (count != 2)
759             croak("Big trouble\n");
760
761         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi);
762         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, POPi);
763
764         PUTBACK;
765         FREETMPS;
766         LEAVE;
767     }
768
769 If I<call_AddSubtract> is called like this
770
771     call_AddSubtract(7, 4);
772
773 then here is the output
774
775     7 - 4 = 3
776     7 + 4 = 11
777
778 Notes
779
780 =over 5
781
782 =item 1.
783
784 We wanted list context, so G_LIST was used.
785
786 =item 2.
787
788 Not surprisingly C<POPi> is used twice this time because we were
789 retrieving 2 values from the stack. The important thing to note is that
790 when using the C<POP*> macros they come off the stack in I<reverse>
791 order.
792
793 =back
794
795 =head2 Returning a List in Scalar Context
796
797 Say the Perl subroutine in the previous section was called in a scalar
798 context, like this
799
800     static void
801     call_AddSubScalar(a, b)
802     int a;
803     int b;
804     {
805         dSP;
806         int count;
807         int i;
808
809         ENTER;
810         SAVETMPS;
811
812         PUSHMARK(SP);
813         EXTEND(SP, 2);
814         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
815         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
816         PUTBACK;
817
818         count = call_pv("AddSubtract", G_SCALAR);
819
820         SPAGAIN;
821
822         printf ("Items Returned = %d\n", count);
823
824         for (i = 1; i <= count; ++i)
825             printf ("Value %d = %d\n", i, POPi);
826
827         PUTBACK;
828         FREETMPS;
829         LEAVE;
830     }
831
832 The other modification made is that I<call_AddSubScalar> will print the
833 number of items returned from the Perl subroutine and their value (for
834 simplicity it assumes that they are integer).  So if
835 I<call_AddSubScalar> is called
836
837     call_AddSubScalar(7, 4);
838
839 then the output will be
840
841     Items Returned = 1
842     Value 1 = 3
843
844 In this case the main point to note is that only the last item in the
845 list is returned from the subroutine. I<AddSubtract> actually made it back to
846 I<call_AddSubScalar>.
847
848
849 =head2 Returning Data from Perl via the Parameter List
850
851 It is also possible to return values directly via the parameter
852 list--whether it is actually desirable to do it is another matter entirely.
853
854 The Perl subroutine, I<Inc>, below takes 2 parameters and increments
855 each directly.
856
857     sub Inc
858     {
859         ++ $_[0];
860         ++ $_[1];
861     }
862
863 and here is a C function to call it.
864
865     static void
866     call_Inc(a, b)
867     int a;
868     int b;
869     {
870         dSP;
871         int count;
872         SV * sva;
873         SV * svb;
874
875         ENTER;
876         SAVETMPS;
877
878         sva = sv_2mortal(newSViv(a));
879         svb = sv_2mortal(newSViv(b));
880
881         PUSHMARK(SP);
882         EXTEND(SP, 2);
883         PUSHs(sva);
884         PUSHs(svb);
885         PUTBACK;
886
887         count = call_pv("Inc", G_DISCARD);
888
889         if (count != 0)
890             croak ("call_Inc: expected 0 values from 'Inc', got %d\n",
891                    count);
892
893         printf ("%d + 1 = %d\n", a, SvIV(sva));
894         printf ("%d + 1 = %d\n", b, SvIV(svb));
895
896         FREETMPS;
897         LEAVE;
898     }
899
900 To be able to access the two parameters that were pushed onto the stack
901 after they return from I<call_pv> it is necessary to make a note
902 of their addresses--thus the two variables C<sva> and C<svb>.
903
904 The reason this is necessary is that the area of the Perl stack which
905 held them will very likely have been overwritten by something else by
906 the time control returns from I<call_pv>.
907
908
909
910
911 =head2 Using G_EVAL
912
913 Now an example using G_EVAL. Below is a Perl subroutine which computes
914 the difference of its 2 parameters. If this would result in a negative
915 result, the subroutine calls I<die>.
916
917     sub Subtract
918     {
919         my ($a, $b) = @_;
920
921         die "death can be fatal\n" if $a < $b;
922
923         $a - $b;
924     }
925
926 and some C to call it
927
928  static void
929  call_Subtract(a, b)
930  int a;
931  int b;
932  {
933      dSP;
934      int count;
935      SV *err_tmp;
936
937      ENTER;
938      SAVETMPS;
939
940      PUSHMARK(SP);
941      EXTEND(SP, 2);
942      PUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
943      PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
944      PUTBACK;
945
946      count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR);
947
948      SPAGAIN;
949
950      /* Check the eval first */
951      err_tmp = ERRSV;
952      if (SvTRUE(err_tmp))
953      {
954          printf ("Uh oh - %s\n", SvPV_nolen(err_tmp));
955          POPs;
956      }
957      else
958      {
959        if (count != 1)
960         croak("call_Subtract: wanted 1 value from 'Subtract', got %d\n",
961               count);
962
963          printf ("%d - %d = %d\n", a, b, POPi);
964      }
965
966      PUTBACK;
967      FREETMPS;
968      LEAVE;
969  }
970
971 If I<call_Subtract> is called thus
972
973     call_Subtract(4, 5)
974
975 the following will be printed
976
977     Uh oh - death can be fatal
978
979 Notes
980
981 =over 5
982
983 =item 1.
984
985 We want to be able to catch the I<die> so we have used the G_EVAL
986 flag.  Not specifying this flag would mean that the program would
987 terminate immediately at the I<die> statement in the subroutine
988 I<Subtract>.
989
990 =item 2.
991
992 The code
993
994     err_tmp = ERRSV;
995     if (SvTRUE(err_tmp))
996     {
997         printf ("Uh oh - %s\n", SvPV_nolen(err_tmp));
998         POPs;
999     }
1000
1001 is the direct equivalent of this bit of Perl
1002
1003     print "Uh oh - $@\n" if $@;
1004
1005 C<PL_errgv> is a perl global of type C<GV *> that points to the symbol
1006 table entry containing the error.  C<ERRSV> therefore refers to the C
1007 equivalent of C<$@>.  We use a local temporary, C<err_tmp>, since
1008 C<ERRSV> is a macro that calls a function, and C<SvTRUE(ERRSV)> would
1009 end up calling that function multiple times.
1010
1011 =for apidoc AmnUh|GV *|PL_errgv
1012
1013 =item 3.
1014
1015 Note that the stack is popped using C<POPs> in the block where
1016 C<SvTRUE(err_tmp)> is true.  This is necessary because whenever a
1017 I<call_*> function invoked with G_EVAL|G_SCALAR returns an error,
1018 the top of the stack holds the value I<undef>. Because we want the
1019 program to continue after detecting this error, it is essential that
1020 the stack be tidied up by removing the I<undef>.
1021
1022 =back
1023
1024
1025 =head2 Using G_KEEPERR
1026
1027 Consider this rather facetious example, where we have used an XS
1028 version of the call_Subtract example above inside a destructor:
1029
1030     package Foo;
1031     sub new { bless {}, $_[0] }
1032     sub Subtract {
1033         my($a,$b) = @_;
1034         die "death can be fatal" if $a < $b;
1035         $a - $b;
1036     }
1037     sub DESTROY { call_Subtract(5, 4); }
1038     sub foo { die "foo dies"; }
1039
1040     package main;
1041     {
1042         my $foo = Foo->new;
1043         eval { $foo->foo };
1044     }
1045     print "Saw: $@" if $@;             # should be, but isn't
1046
1047 This example will fail to recognize that an error occurred inside the
1048 C<eval {}>.  Here's why: the call_Subtract code got executed while perl
1049 was cleaning up temporaries when exiting the outer braced block, and because
1050 call_Subtract is implemented with I<call_pv> using the G_EVAL
1051 flag, it promptly reset C<$@>.  This results in the failure of the
1052 outermost test for C<$@>, and thereby the failure of the error trap.
1053
1054 Appending the G_KEEPERR flag, so that the I<call_pv> call in
1055 call_Subtract reads:
1056
1057         count = call_pv("Subtract", G_EVAL|G_SCALAR|G_KEEPERR);
1058
1059 will preserve the error and restore reliable error handling.
1060
1061 =head2 Using call_sv
1062
1063 In all the previous examples I have 'hard-wired' the name of the Perl
1064 subroutine to be called from C.  Most of the time though, it is more
1065 convenient to be able to specify the name of the Perl subroutine from
1066 within the Perl script, and you'll want to use
1067 L<call_sv|perlapi/call_sv>.
1068
1069 Consider the Perl code below
1070
1071     sub fred
1072     {
1073         print "Hello there\n";
1074     }
1075
1076     CallSubPV("fred");
1077
1078 Here is a snippet of XSUB which defines I<CallSubPV>.
1079
1080     void
1081     CallSubPV(name)
1082         char *  name
1083         CODE:
1084         PUSHMARK(SP);
1085         call_pv(name, G_DISCARD|G_NOARGS);
1086
1087 That is fine as far as it goes. The thing is, the Perl subroutine
1088 can be specified as only a string, however, Perl allows references
1089 to subroutines and anonymous subroutines.
1090 This is where I<call_sv> is useful.
1091
1092 The code below for I<CallSubSV> is identical to I<CallSubPV> except
1093 that the C<name> parameter is now defined as an SV* and we use
1094 I<call_sv> instead of I<call_pv>.
1095
1096     void
1097     CallSubSV(name)
1098         SV *    name
1099         CODE:
1100         PUSHMARK(SP);
1101         call_sv(name, G_DISCARD|G_NOARGS);
1102
1103 Because we are using an SV to call I<fred> the following can all be used:
1104
1105     CallSubSV("fred");
1106     CallSubSV(\&fred);
1107     $ref = \&fred;
1108     CallSubSV($ref);
1109     CallSubSV( sub { print "Hello there\n" } );
1110
1111 As you can see, I<call_sv> gives you much greater flexibility in
1112 how you can specify the Perl subroutine.
1113
1114 You should note that, if it is necessary to store the SV (C<name> in the
1115 example above) which corresponds to the Perl subroutine so that it can
1116 be used later in the program, it not enough just to store a copy of the
1117 pointer to the SV. Say the code above had been like this:
1118
1119     static SV * rememberSub;
1120
1121     void
1122     SaveSub1(name)
1123         SV *    name
1124         CODE:
1125         rememberSub = name;
1126
1127     void
1128     CallSavedSub1()
1129         CODE:
1130         PUSHMARK(SP);
1131         call_sv(rememberSub, G_DISCARD|G_NOARGS);
1132
1133 The reason this is wrong is that, by the time you come to use the
1134 pointer C<rememberSub> in C<CallSavedSub1>, it may or may not still refer
1135 to the Perl subroutine that was recorded in C<SaveSub1>.  This is
1136 particularly true for these cases:
1137
1138     SaveSub1(\&fred);
1139     CallSavedSub1();
1140
1141     SaveSub1( sub { print "Hello there\n" } );
1142     CallSavedSub1();
1143
1144 By the time each of the C<SaveSub1> statements above has been executed,
1145 the SV*s which corresponded to the parameters will no longer exist.
1146 Expect an error message from Perl of the form
1147
1148     Can't use an undefined value as a subroutine reference at ...
1149
1150 for each of the C<CallSavedSub1> lines.
1151
1152 Similarly, with this code
1153
1154     $ref = \&fred;
1155     SaveSub1($ref);
1156     $ref = 47;
1157     CallSavedSub1();
1158
1159 you can expect one of these messages (which you actually get is dependent on
1160 the version of Perl you are using)
1161
1162     Not a CODE reference at ...
1163     Undefined subroutine &main::47 called ...
1164
1165 The variable $ref may have referred to the subroutine C<fred>
1166 whenever the call to C<SaveSub1> was made but by the time
1167 C<CallSavedSub1> gets called it now holds the number C<47>. Because we
1168 saved only a pointer to the original SV in C<SaveSub1>, any changes to
1169 $ref will be tracked by the pointer C<rememberSub>. This means that
1170 whenever C<CallSavedSub1> gets called, it will attempt to execute the
1171 code which is referenced by the SV* C<rememberSub>.  In this case
1172 though, it now refers to the integer C<47>, so expect Perl to complain
1173 loudly.
1174
1175 A similar but more subtle problem is illustrated with this code:
1176
1177     $ref = \&fred;
1178     SaveSub1($ref);
1179     $ref = \&joe;
1180     CallSavedSub1();
1181
1182 This time whenever C<CallSavedSub1> gets called it will execute the Perl
1183 subroutine C<joe> (assuming it exists) rather than C<fred> as was
1184 originally requested in the call to C<SaveSub1>.
1185
1186 To get around these problems it is necessary to take a full copy of the
1187 SV.  The code below shows C<SaveSub2> modified to do that.
1188
1189     /* this isn't thread-safe */
1190     static SV * keepSub = (SV*)NULL;
1191
1192     void
1193     SaveSub2(name)
1194         SV *    name
1195         CODE:
1196         /* Take a copy of the callback */
1197         if (keepSub == (SV*)NULL)
1198             /* First time, so create a new SV */
1199             keepSub = newSVsv(name);
1200         else
1201             /* Been here before, so overwrite */
1202             SvSetSV(keepSub, name);
1203
1204     void
1205     CallSavedSub2()
1206         CODE:
1207         PUSHMARK(SP);
1208         call_sv(keepSub, G_DISCARD|G_NOARGS);
1209
1210 To avoid creating a new SV every time C<SaveSub2> is called,
1211 the function first checks to see if it has been called before.  If not,
1212 then space for a new SV is allocated and the reference to the Perl
1213 subroutine C<name> is copied to the variable C<keepSub> in one
1214 operation using C<newSVsv>.  Thereafter, whenever C<SaveSub2> is called,
1215 the existing SV, C<keepSub>, is overwritten with the new value using
1216 C<SvSetSV>.
1217
1218 Note: using a static or global variable to store the SV isn't
1219 thread-safe.  You can either use the C<MY_CXT> mechanism documented in
1220 L<perlxs/Safely Storing Static Data in XS> which is fast, or store the
1221 values in perl global variables, using get_sv(), which is much slower.
1222
1223 =head2 Using call_argv
1224
1225 Here is a Perl subroutine which prints whatever parameters are passed
1226 to it.
1227
1228     sub PrintList
1229     {
1230         my(@list) = @_;
1231
1232         foreach (@list) { print "$_\n" }
1233     }
1234
1235 And here is an example of I<call_argv> which will call
1236 I<PrintList>.
1237
1238     static char * words[] = {"alpha", "beta", "gamma", "delta", NULL};
1239
1240     static void
1241     call_PrintList()
1242     {
1243         call_argv("PrintList", G_DISCARD, words);
1244     }
1245
1246 Note that it is not necessary to call C<PUSHMARK> in this instance.
1247 This is because I<call_argv> will do it for you.
1248
1249 =head2 Using call_method
1250
1251 Consider the following Perl code:
1252
1253     {
1254         package Mine;
1255
1256         sub new
1257         {
1258             my($type) = shift;
1259             bless [@_]
1260         }
1261
1262         sub Display
1263         {
1264             my ($self, $index) = @_;
1265             print "$index: $$self[$index]\n";
1266         }
1267
1268         sub PrintID
1269         {
1270             my($class) = @_;
1271             print "This is Class $class version 1.0\n";
1272         }
1273     }
1274
1275 It implements just a very simple class to manage an array.  Apart from
1276 the constructor, C<new>, it declares methods, one static and one
1277 virtual. The static method, C<PrintID>, prints out simply the class
1278 name and a version number. The virtual method, C<Display>, prints out a
1279 single element of the array.  Here is an all-Perl example of using it.
1280
1281     $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1282     $a->Display(1);
1283     Mine->PrintID;
1284
1285 will print
1286
1287     1: green
1288     This is Class Mine version 1.0
1289
1290 Calling a Perl method from C is fairly straightforward. The following
1291 things are required:
1292
1293 =over 5
1294
1295 =item *
1296
1297 A reference to the object for a virtual method or the name of the class
1298 for a static method
1299
1300 =item *
1301
1302 The name of the method
1303
1304 =item *
1305
1306 Any other parameters specific to the method
1307
1308 =back
1309
1310 Here is a simple XSUB which illustrates the mechanics of calling both
1311 the C<PrintID> and C<Display> methods from C.
1312
1313     void
1314     call_Method(ref, method, index)
1315         SV *    ref
1316         char *  method
1317         int             index
1318         CODE:
1319         PUSHMARK(SP);
1320         EXTEND(SP, 2);
1321         PUSHs(ref);
1322         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(index)));
1323         PUTBACK;
1324
1325         call_method(method, G_DISCARD);
1326
1327     void
1328     call_PrintID(class, method)
1329         char *  class
1330         char *  method
1331         CODE:
1332         PUSHMARK(SP);
1333         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(class, 0)));
1334         PUTBACK;
1335
1336         call_method(method, G_DISCARD);
1337
1338
1339 So the methods C<PrintID> and C<Display> can be invoked like this:
1340
1341     $a = Mine->new('red', 'green', 'blue');
1342     call_Method($a, 'Display', 1);
1343     call_PrintID('Mine', 'PrintID');
1344
1345 The only thing to note is that, in both the static and virtual methods,
1346 the method name is not passed via the stack--it is used as the first
1347 parameter to I<call_method>.
1348
1349 =head2 Using GIMME_V
1350
1351 Here is a trivial XSUB which prints the context in which it is
1352 currently executing.
1353
1354     void
1355     PrintContext()
1356         CODE:
1357         U8 gimme = GIMME_V;
1358         if (gimme == G_VOID)
1359             printf ("Context is Void\n");
1360         else if (gimme == G_SCALAR)
1361             printf ("Context is Scalar\n");
1362         else
1363             printf ("Context is Array\n");
1364
1365 And here is some Perl to test it.
1366
1367     PrintContext;
1368     $a = PrintContext;
1369     @a = PrintContext;
1370
1371 The output from that will be
1372
1373     Context is Void
1374     Context is Scalar
1375     Context is Array
1376
1377 =head2 Using Perl to Dispose of Temporaries
1378
1379 In the examples given to date, any temporaries created in the callback
1380 (i.e., parameters passed on the stack to the I<call_*> function or
1381 values returned via the stack) have been freed by one of these methods:
1382
1383 =over 5
1384
1385 =item *
1386
1387 Specifying the G_DISCARD flag with I<call_*>
1388
1389 =item *
1390
1391 Explicitly using the C<ENTER>/C<SAVETMPS>--C<FREETMPS>/C<LEAVE> pairing
1392
1393 =back
1394
1395 There is another method which can be used, namely letting Perl do it
1396 for you automatically whenever it regains control after the callback
1397 has terminated.  This is done by simply not using the
1398
1399     ENTER;
1400     SAVETMPS;
1401     ...
1402     FREETMPS;
1403     LEAVE;
1404
1405 sequence in the callback (and not, of course, specifying the G_DISCARD
1406 flag).
1407
1408 If you are going to use this method you have to be aware of a possible
1409 memory leak which can arise under very specific circumstances.  To
1410 explain these circumstances you need to know a bit about the flow of
1411 control between Perl and the callback routine.
1412
1413 The examples given at the start of the document (an error handler and
1414 an event driven program) are typical of the two main sorts of flow
1415 control that you are likely to encounter with callbacks.  There is a
1416 very important distinction between them, so pay attention.
1417
1418 In the first example, an error handler, the flow of control could be as
1419 follows.  You have created an interface to an external library.
1420 Control can reach the external library like this
1421
1422     perl --> XSUB --> external library
1423
1424 Whilst control is in the library, an error condition occurs. You have
1425 previously set up a Perl callback to handle this situation, so it will
1426 get executed. Once the callback has finished, control will drop back to
1427 Perl again.  Here is what the flow of control will be like in that
1428 situation
1429
1430     perl --> XSUB --> external library
1431                       ...
1432                       error occurs
1433                       ...
1434                       external library --> call_* --> perl
1435                                                           |
1436     perl <-- XSUB <-- external library <-- call_* <----+
1437
1438 After processing of the error using I<call_*> is completed,
1439 control reverts back to Perl more or less immediately.
1440
1441 In the diagram, the further right you go the more deeply nested the
1442 scope is.  It is only when control is back with perl on the extreme
1443 left of the diagram that you will have dropped back to the enclosing
1444 scope and any temporaries you have left hanging around will be freed.
1445
1446 In the second example, an event driven program, the flow of control
1447 will be more like this
1448
1449     perl --> XSUB --> event handler
1450                       ...
1451                       event handler --> call_* --> perl
1452                                                        |
1453                       event handler <-- call_* <----+
1454                       ...
1455                       event handler --> call_* --> perl
1456                                                        |
1457                       event handler <-- call_* <----+
1458                       ...
1459                       event handler --> call_* --> perl
1460                                                        |
1461                       event handler <-- call_* <----+
1462
1463 In this case the flow of control can consist of only the repeated
1464 sequence
1465
1466     event handler --> call_* --> perl
1467
1468 for practically the complete duration of the program.  This means that
1469 control may I<never> drop back to the surrounding scope in Perl at the
1470 extreme left.
1471
1472 So what is the big problem? Well, if you are expecting Perl to tidy up
1473 those temporaries for you, you might be in for a long wait.  For Perl
1474 to dispose of your temporaries, control must drop back to the
1475 enclosing scope at some stage.  In the event driven scenario that may
1476 never happen.  This means that, as time goes on, your program will
1477 create more and more temporaries, none of which will ever be freed. As
1478 each of these temporaries consumes some memory your program will
1479 eventually consume all the available memory in your system--kapow!
1480
1481 So here is the bottom line--if you are sure that control will revert
1482 back to the enclosing Perl scope fairly quickly after the end of your
1483 callback, then it isn't absolutely necessary to dispose explicitly of
1484 any temporaries you may have created. Mind you, if you are at all
1485 uncertain about what to do, it doesn't do any harm to tidy up anyway.
1486
1487
1488 =head2 Strategies for Storing Callback Context Information
1489
1490
1491 Potentially one of the trickiest problems to overcome when designing a
1492 callback interface can be figuring out how to store the mapping between
1493 the C callback function and the Perl equivalent.
1494
1495 To help understand why this can be a real problem first consider how a
1496 callback is set up in an all C environment.  Typically a C API will
1497 provide a function to register a callback.  This will expect a pointer
1498 to a function as one of its parameters.  Below is a call to a
1499 hypothetical function C<register_fatal> which registers the C function
1500 to get called when a fatal error occurs.
1501
1502     register_fatal(cb1);
1503
1504 The single parameter C<cb1> is a pointer to a function, so you must
1505 have defined C<cb1> in your code, say something like this
1506
1507     static void
1508     cb1()
1509     {
1510         printf ("Fatal Error\n");
1511         exit(1);
1512     }
1513
1514 Now change that to call a Perl subroutine instead
1515
1516     static SV * callback = (SV*)NULL;
1517
1518     static void
1519     cb1()
1520     {
1521         dSP;
1522
1523         PUSHMARK(SP);
1524
1525         /* Call the Perl sub to process the callback */
1526         call_sv(callback, G_DISCARD);
1527     }
1528
1529
1530     void
1531     register_fatal(fn)
1532         SV *    fn
1533         CODE:
1534         /* Remember the Perl sub */
1535         if (callback == (SV*)NULL)
1536             callback = newSVsv(fn);
1537         else
1538             SvSetSV(callback, fn);
1539
1540         /* register the callback with the external library */
1541         register_fatal(cb1);
1542
1543 where the Perl equivalent of C<register_fatal> and the callback it
1544 registers, C<pcb1>, might look like this
1545
1546     # Register the sub pcb1
1547     register_fatal(\&pcb1);
1548
1549     sub pcb1
1550     {
1551         die "I'm dying...\n";
1552     }
1553
1554 The mapping between the C callback and the Perl equivalent is stored in
1555 the global variable C<callback>.
1556
1557 This will be adequate if you ever need to have only one callback
1558 registered at any time. An example could be an error handler like the
1559 code sketched out above. Remember though, repeated calls to
1560 C<register_fatal> will replace the previously registered callback
1561 function with the new one.
1562
1563 Say for example you want to interface to a library which allows asynchronous
1564 file i/o.  In this case you may be able to register a callback whenever
1565 a read operation has completed. To be of any use we want to be able to
1566 call separate Perl subroutines for each file that is opened.  As it
1567 stands, the error handler example above would not be adequate as it
1568 allows only a single callback to be defined at any time. What we
1569 require is a means of storing the mapping between the opened file and
1570 the Perl subroutine we want to be called for that file.
1571
1572 Say the i/o library has a function C<asynch_read> which associates a C
1573 function C<ProcessRead> with a file handle C<fh>--this assumes that it
1574 has also provided some routine to open the file and so obtain the file
1575 handle.
1576
1577     asynch_read(fh, ProcessRead)
1578
1579 This may expect the C I<ProcessRead> function of this form
1580
1581     void
1582     ProcessRead(fh, buffer)
1583     int fh;
1584     char *      buffer;
1585     {
1586          ...
1587     }
1588
1589 To provide a Perl interface to this library we need to be able to map
1590 between the C<fh> parameter and the Perl subroutine we want called.  A
1591 hash is a convenient mechanism for storing this mapping.  The code
1592 below shows a possible implementation
1593
1594     static HV * Mapping = (HV*)NULL;
1595
1596     void
1597     asynch_read(fh, callback)
1598         int     fh
1599         SV *    callback
1600         CODE:
1601         /* If the hash doesn't already exist, create it */
1602         if (Mapping == (HV*)NULL)
1603             Mapping = newHV();
1604
1605         /* Save the fh -> callback mapping */
1606         hv_store(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), newSVsv(callback), 0);
1607
1608         /* Register with the C Library */
1609         asynch_read(fh, asynch_read_if);
1610
1611 and C<asynch_read_if> could look like this
1612
1613     static void
1614     asynch_read_if(fh, buffer)
1615     int fh;
1616     char *      buffer;
1617     {
1618         dSP;
1619         SV ** sv;
1620
1621         /* Get the callback associated with fh */
1622         sv =  hv_fetch(Mapping, (char*)&fh , sizeof(fh), FALSE);
1623         if (sv == (SV**)NULL)
1624             croak("Internal error...\n");
1625
1626         PUSHMARK(SP);
1627         EXTEND(SP, 2);
1628         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(fh)));
1629         PUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0)));
1630         PUTBACK;
1631
1632         /* Call the Perl sub */
1633         call_sv(*sv, G_DISCARD);
1634     }
1635
1636 For completeness, here is C<asynch_close>.  This shows how to remove
1637 the entry from the hash C<Mapping>.
1638
1639     void
1640     asynch_close(fh)
1641         int     fh
1642         CODE:
1643         /* Remove the entry from the hash */
1644         (void) hv_delete(Mapping, (char*)&fh, sizeof(fh), G_DISCARD);
1645
1646         /* Now call the real asynch_close */
1647         asynch_close(fh);
1648
1649 So the Perl interface would look like this
1650
1651     sub callback1
1652     {
1653         my($handle, $buffer) = @_;
1654     }
1655
1656     # Register the Perl callback
1657     asynch_read($fh, \&callback1);
1658
1659     asynch_close($fh);
1660
1661 The mapping between the C callback and Perl is stored in the global
1662 hash C<Mapping> this time. Using a hash has the distinct advantage that
1663 it allows an unlimited number of callbacks to be registered.
1664
1665 What if the interface provided by the C callback doesn't contain a
1666 parameter which allows the file handle to Perl subroutine mapping?  Say
1667 in the asynchronous i/o package, the callback function gets passed only
1668 the C<buffer> parameter like this
1669
1670     void
1671     ProcessRead(buffer)
1672     char *      buffer;
1673     {
1674         ...
1675     }
1676
1677 Without the file handle there is no straightforward way to map from the
1678 C callback to the Perl subroutine.
1679
1680 In this case a possible way around this problem is to predefine a
1681 series of C functions to act as the interface to Perl, thus
1682
1683     #define MAX_CB              3
1684     #define NULL_HANDLE -1
1685     typedef void (*FnMap)();
1686
1687     struct MapStruct {
1688         FnMap    Function;
1689         SV *     PerlSub;
1690         int      Handle;
1691       };
1692
1693     static void  fn1();
1694     static void  fn2();
1695     static void  fn3();
1696
1697     static struct MapStruct Map [MAX_CB] =
1698         {
1699             { fn1, NULL, NULL_HANDLE },
1700             { fn2, NULL, NULL_HANDLE },
1701             { fn3, NULL, NULL_HANDLE }
1702         };
1703
1704     static void
1705     Pcb(index, buffer)
1706     int index;
1707     char * buffer;
1708     {
1709         dSP;
1710
1711         PUSHMARK(SP);
1712         XPUSHs(sv_2mortal(newSVpv(buffer, 0)));
1713         PUTBACK;
1714
1715         /* Call the Perl sub */
1716         call_sv(Map[index].PerlSub, G_DISCARD);
1717     }
1718
1719     static void
1720     fn1(buffer)
1721     char * buffer;
1722     {
1723         Pcb(0, buffer);
1724     }
1725
1726     static void
1727     fn2(buffer)
1728     char * buffer;
1729     {
1730         Pcb(1, buffer);
1731     }
1732
1733     static void
1734     fn3(buffer)
1735     char * buffer;
1736     {
1737         Pcb(2, buffer);
1738     }
1739
1740     void
1741     array_asynch_read(fh, callback)
1742         int             fh
1743         SV *    callback
1744         CODE:
1745         int index;
1746         int null_index = MAX_CB;
1747
1748         /* Find the same handle or an empty entry */
1749         for (index = 0; index < MAX_CB; ++index)
1750         {
1751             if (Map[index].Handle == fh)
1752                 break;
1753
1754             if (Map[index].Handle == NULL_HANDLE)
1755                 null_index = index;
1756         }
1757
1758         if (index == MAX_CB && null_index == MAX_CB)
1759             croak ("Too many callback functions registered\n");
1760
1761         if (index == MAX_CB)
1762             index = null_index;
1763
1764         /* Save the file handle */
1765         Map[index].Handle = fh;
1766
1767         /* Remember the Perl sub */
1768         if (Map[index].PerlSub == (SV*)NULL)
1769             Map[index].PerlSub = newSVsv(callback);
1770         else
1771             SvSetSV(Map[index].PerlSub, callback);
1772
1773         asynch_read(fh, Map[index].Function);
1774
1775     void
1776     array_asynch_close(fh)
1777         int     fh
1778         CODE:
1779         int index;
1780
1781         /* Find the file handle */
1782         for (index = 0; index < MAX_CB; ++ index)
1783             if (Map[index].Handle == fh)
1784                 break;
1785
1786         if (index == MAX_CB)
1787             croak ("could not close fh %d\n", fh);
1788
1789         Map[index].Handle = NULL_HANDLE;
1790         SvREFCNT_dec(Map[index].PerlSub);
1791         Map[index].PerlSub = (SV*)NULL;
1792
1793         asynch_close(fh);
1794
1795 In this case the functions C<fn1>, C<fn2>, and C<fn3> are used to
1796 remember the Perl subroutine to be called. Each of the functions holds
1797 a separate hard-wired index which is used in the function C<Pcb> to
1798 access the C<Map> array and actually call the Perl subroutine.
1799
1800 There are some obvious disadvantages with this technique.
1801
1802 Firstly, the code is considerably more complex than with the previous
1803 example.
1804
1805 Secondly, there is a hard-wired limit (in this case 3) to the number of
1806 callbacks that can exist simultaneously. The only way to increase the
1807 limit is by modifying the code to add more functions and then
1808 recompiling.  None the less, as long as the number of functions is
1809 chosen with some care, it is still a workable solution and in some
1810 cases is the only one available.
1811
1812 To summarize, here are a number of possible methods for you to consider
1813 for storing the mapping between C and the Perl callback
1814
1815 =over 5
1816
1817 =item 1. Ignore the problem - Allow only 1 callback
1818
1819 For a lot of situations, like interfacing to an error handler, this may
1820 be a perfectly adequate solution.
1821
1822 =item 2. Create a sequence of callbacks - hard wired limit
1823
1824 If it is impossible to tell from the parameters passed back from the C
1825 callback what the context is, then you may need to create a sequence of C
1826 callback interface functions, and store pointers to each in an array.
1827
1828 =item 3. Use a parameter to map to the Perl callback
1829
1830 A hash is an ideal mechanism to store the mapping between C and Perl.
1831
1832 =back
1833
1834
1835 =head2 Alternate Stack Manipulation
1836
1837
1838 Although I have made use of only the C<POP*> macros to access values
1839 returned from Perl subroutines, it is also possible to bypass these
1840 macros and read the stack using the C<ST> macro (See L<perlxs> for a
1841 full description of the C<ST> macro).
1842
1843 Most of the time the C<POP*> macros should be adequate; the main
1844 problem with them is that they force you to process the returned values
1845 in sequence. This may not be the most suitable way to process the
1846 values in some cases. What we want is to be able to access the stack in
1847 a random order. The C<ST> macro as used when coding an XSUB is ideal
1848 for this purpose.
1849
1850 The code below is the example given in the section L</Returning a List
1851 of Values> recoded to use C<ST> instead of C<POP*>.
1852
1853     static void
1854     call_AddSubtract2(a, b)
1855     int a;
1856     int b;
1857     {
1858         dSP;
1859         I32 ax;
1860         int count;
1861
1862         ENTER;
1863         SAVETMPS;
1864
1865         PUSHMARK(SP);
1866         EXTEND(SP, 2);
1867         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(a)));
1868         PUSHs(sv_2mortal(newSViv(b)));
1869         PUTBACK;
1870
1871         count = call_pv("AddSubtract", G_LIST);
1872
1873         SPAGAIN;
1874         SP -= count;
1875         ax = (SP - PL_stack_base) + 1;
1876
1877         if (count != 2)
1878             croak("Big trouble\n");
1879
1880         printf ("%d + %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(0)));
1881         printf ("%d - %d = %d\n", a, b, SvIV(ST(1)));
1882
1883         PUTBACK;
1884         FREETMPS;
1885         LEAVE;
1886     }
1887
1888 Notes
1889
1890 =over 5
1891
1892 =item 1.
1893
1894 Notice that it was necessary to define the variable C<ax>.  This is
1895 because the C<ST> macro expects it to exist.  If we were in an XSUB it
1896 would not be necessary to define C<ax> as it is already defined for
1897 us.
1898
1899 =item 2.
1900
1901 The code
1902
1903         SPAGAIN;
1904         SP -= count;
1905         ax = (SP - PL_stack_base) + 1;
1906
1907 sets the stack up so that we can use the C<ST> macro.
1908
1909 =item 3.
1910
1911 Unlike the original coding of this example, the returned
1912 values are not accessed in reverse order.  So C<ST(0)> refers to the
1913 first value returned by the Perl subroutine and C<ST(count-1)>
1914 refers to the last.
1915
1916 =back
1917
1918 =head2 Creating and Calling an Anonymous Subroutine in C
1919
1920 As we've already shown, C<call_sv> can be used to invoke an
1921 anonymous subroutine.  However, our example showed a Perl script
1922 invoking an XSUB to perform this operation.  Let's see how it can be
1923 done inside our C code:
1924
1925  ...
1926
1927  SV *cvrv
1928     = eval_pv("sub {
1929                 print 'You will not find me cluttering any namespace!'
1930                }", TRUE);
1931
1932  ...
1933
1934  call_sv(cvrv, G_VOID|G_NOARGS);
1935
1936 C<eval_pv> is used to compile the anonymous subroutine, which
1937 will be the return value as well (read more about C<eval_pv> in
1938 L<perlapi/eval_pv>).  Once this code reference is in hand, it
1939 can be mixed in with all the previous examples we've shown.
1940
1941 =head1 LIGHTWEIGHT CALLBACKS
1942
1943 Sometimes you need to invoke the same subroutine repeatedly.
1944 This usually happens with a function that acts on a list of
1945 values, such as Perl's built-in sort(). You can pass a
1946 comparison function to sort(), which will then be invoked
1947 for every pair of values that needs to be compared. The first()
1948 and reduce() functions from L<List::Util> follow a similar
1949 pattern.
1950
1951 In this case it is possible to speed up the routine (often
1952 quite substantially) by using the lightweight callback API.
1953 The idea is that the calling context only needs to be
1954 created and destroyed once, and the sub can be called
1955 arbitrarily many times in between.
1956
1957 It is usual to pass parameters using global variables (typically
1958 $_ for one parameter, or $a and $b for two parameters) rather
1959 than via @_. (It is possible to use the @_ mechanism if you know
1960 what you're doing, though there is as yet no supported API for
1961 it. It's also inherently slower.)
1962
1963 The pattern of macro calls is like this:
1964
1965     dMULTICALL;                 /* Declare local variables */
1966     U8 gimme = G_SCALAR;        /* context of the call: G_SCALAR,
1967                                  * G_LIST, or G_VOID */
1968
1969     PUSH_MULTICALL(cv);         /* Set up the context for calling cv,
1970                                    and set local vars appropriately */
1971
1972     /* loop */ {
1973         /* set the value(s) af your parameter variables */
1974         MULTICALL;              /* Make the actual call */
1975     } /* end of loop */
1976
1977     POP_MULTICALL;              /* Tear down the calling context */
1978
1979 For some concrete examples, see the implementation of the
1980 first() and reduce() functions of List::Util 1.18. There you
1981 will also find a header file that emulates the multicall API
1982 on older versions of perl.
1983
1984 =head1 SEE ALSO
1985
1986 L<perlxs>, L<perlguts>, L<perlembed>
1987
1988 =head1 AUTHOR
1989
1990 Paul Marquess 
1991
1992 Special thanks to the following people who assisted in the creation of
1993 the document.
1994
1995 Jeff Okamoto, Tim Bunce, Nick Gianniotis, Steve Kelem, Gurusamy Sarathy
1996 and Larry Wall.
1997
1998 =head1 DATE
1999
2000 Last updated for perl 5.23.1.