This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
In B.xs use I16 to avoid an "initializer will be sign-extended" warning.
[perl5.git] / pod / perlpacktut.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlpacktut - tutorial on C<pack> and C<unpack>
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 C<pack> and C<unpack> are two functions for transforming data according
8 to a user-defined template, between the guarded way Perl stores values
9 and some well-defined representation as might be required in the 
10 environment of a Perl program. Unfortunately, they're also two of 
11 the most misunderstood and most often overlooked functions that Perl
12 provides. This tutorial will demystify them for you.
13
14
15 =head1 The Basic Principle
16
17 Most programming languages don't shelter the memory where variables are
18 stored. In C, for instance, you can take the address of some variable,
19 and the C<sizeof> operator tells you how many bytes are allocated to
20 the variable. Using the address and the size, you may access the storage
21 to your heart's content.
22
23 In Perl, you just can't access memory at random, but the structural and
24 representational conversion provided by C<pack> and C<unpack> is an
25 excellent alternative. The C<pack> function converts values to a byte
26 sequence containing representations according to a given specification,
27 the so-called "template" argument. C<unpack> is the reverse process,
28 deriving some values from the contents of a string of bytes. (Be cautioned,
29 however, that not all that has been packed together can be neatly unpacked - 
30 a very common experience as seasoned travellers are likely to confirm.)
31
32 Why, you may ask, would you need a chunk of memory containing some values
33 in binary representation? One good reason is input and output accessing
34 some file, a device, or a network connection, whereby this binary
35 representation is either forced on you or will give you some benefit
36 in processing. Another cause is passing data to some system call that
37 is not available as a Perl function: C<syscall> requires you to provide
38 parameters stored in the way it happens in a C program. Even text processing 
39 (as shown in the next section) may be simplified with judicious usage 
40 of these two functions.
41
42 To see how (un)packing works, we'll start with a simple template
43 code where the conversion is in low gear: between the contents of a byte
44 sequence and a string of hexadecimal digits. Let's use C<unpack>, since
45 this is likely to remind you of a dump program, or some desperate last
46 message unfortunate programs are wont to throw at you before they expire
47 into the wild blue yonder. Assuming that the variable C<$mem> holds a 
48 sequence of bytes that we'd like to inspect without assuming anything 
49 about its meaning, we can write
50
51    my( $hex ) = unpack( 'H*', $mem );
52    print "$hex\n";
53
54 whereupon we might see something like this, with each pair of hex digits
55 corresponding to a byte:
56
57    41204d414e204120504c414e20412043414e414c2050414e414d41
58
59 What was in this chunk of memory? Numbers, characters, or a mixture of
60 both? Assuming that we're on a computer where ASCII (or some similar)
61 encoding is used: hexadecimal values in the range C<0x40> - C<0x5A>
62 indicate an uppercase letter, and C<0x20> encodes a space. So we might
63 assume it is a piece of text, which some are able to read like a tabloid;
64 but others will have to get hold of an ASCII table and relive that
65 firstgrader feeling. Not caring too much about which way to read this,
66 we note that C<unpack> with the template code C<H> converts the contents
67 of a sequence of bytes into the customary hexadecimal notation. Since
68 "a sequence of" is a pretty vague indication of quantity, C<H> has been
69 defined to convert just a single hexadecimal digit unless it is followed
70 by a repeat count. An asterisk for the repeat count means to use whatever
71 remains.
72
73 The inverse operation - packing byte contents from a string of hexadecimal
74 digits - is just as easily written. For instance:
75
76    my $s = pack( 'H2' x 10, 30..39 );
77    print "$s\n";
78
79 Since we feed a list of ten 2-digit hexadecimal strings to C<pack>, the
80 pack template should contain ten pack codes. If this is run on a computer
81 with ASCII character coding, it will print C<0123456789>.
82
83 =head1 Packing Text
84
85 Let's suppose you've got to read in a data file like this:
86
87     Date      |Description                | Income|Expenditure
88     01/24/2001 Zed's Camel Emporium                    1147.99
89     01/28/2001 Flea spray                                24.99
90     01/29/2001 Camel rides to tourists      235.00
91
92 How do we do it? You might think first to use C<split>; however, since
93 C<split> collapses blank fields, you'll never know whether a record was
94 income or expenditure. Oops. Well, you could always use C<substr>:
95
96     while (<>) { 
97         my $date   = substr($_,  0, 11);
98         my $desc   = substr($_, 12, 27);
99         my $income = substr($_, 40,  7);
100         my $expend = substr($_, 52,  7);
101         ...
102     }
103
104 It's not really a barrel of laughs, is it? In fact, it's worse than it
105 may seem; the eagle-eyed may notice that the first field should only be
106 10 characters wide, and the error has propagated right through the other
107 numbers - which we've had to count by hand. So it's error-prone as well
108 as horribly unfriendly.
109
110 Or maybe we could use regular expressions:
111
112     while (<>) { 
113         my($date, $desc, $income, $expend) = 
114             m|(\d\d/\d\d/\d{4}) (.{27}) (.{7})(.*)|;
115         ...
116     }
117
118 Urgh. Well, it's a bit better, but - well, would you want to maintain
119 that?
120
121 Hey, isn't Perl supposed to make this sort of thing easy? Well, it does,
122 if you use the right tools. C<pack> and C<unpack> are designed to help
123 you out when dealing with fixed-width data like the above. Let's have a
124 look at a solution with C<unpack>:
125
126     while (<>) { 
127         my($date, $desc, $income, $expend) = unpack("A10xA27xA7A*", $_);
128         ...
129     }
130
131 That looks a bit nicer; but we've got to take apart that weird template.
132 Where did I pull that out of? 
133
134 OK, let's have a look at some of our data again; in fact, we'll include
135 the headers, and a handy ruler so we can keep track of where we are.
136
137              1         2         3         4         5        
138     1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678
139     Date      |Description                | Income|Expenditure
140     01/28/2001 Flea spray                                24.99
141     01/29/2001 Camel rides to tourists      235.00
142
143 From this, we can see that the date column stretches from column 1 to
144 column 10 - ten characters wide. The C<pack>-ese for "character" is
145 C<A>, and ten of them are C<A10>. So if we just wanted to extract the
146 dates, we could say this:
147
148     my($date) = unpack("A10", $_);
149
150 OK, what's next? Between the date and the description is a blank column;
151 we want to skip over that. The C<x> template means "skip forward", so we
152 want one of those. Next, we have another batch of characters, from 12 to
153 38. That's 27 more characters, hence C<A27>. (Don't make the fencepost
154 error - there are 27 characters between 12 and 38, not 26. Count 'em!)
155
156 Now we skip another character and pick up the next 7 characters:
157
158     my($date,$description,$income) = unpack("A10xA27xA7", $_);
159
160 Now comes the clever bit. Lines in our ledger which are just income and
161 not expenditure might end at column 46. Hence, we don't want to tell our
162 C<unpack> pattern that we B<need> to find another 12 characters; we'll
163 just say "if there's anything left, take it". As you might guess from
164 regular expressions, that's what the C<*> means: "use everything
165 remaining".
166
167 =over 3
168
169 =item *
170
171 Be warned, though, that unlike regular expressions, if the C<unpack>
172 template doesn't match the incoming data, Perl will scream and die.
173
174 =back
175
176
177 Hence, putting it all together:
178
179     my ($date, $description, $income, $expend) =
180         unpack("A10xA27xA7xA*", $_);
181
182 Now, that's our data parsed. I suppose what we might want to do now is
183 total up our income and expenditure, and add another line to the end of
184 our ledger - in the same format - saying how much we've brought in and
185 how much we've spent:
186
187     while (<>) {
188         my ($date, $desc, $income, $expend) =
189             unpack("A10xA27xA7xA*", $_);
190         $tot_income += $income;
191         $tot_expend += $expend;
192     }
193
194     $tot_income = sprintf("%.2f", $tot_income); # Get them into 
195     $tot_expend = sprintf("%.2f", $tot_expend); # "financial" format
196
197     $date = POSIX::strftime("%m/%d/%Y", localtime); 
198
199     # OK, let's go:
200
201     print pack("A10xA27xA7xA*", $date, "Totals",
202         $tot_income, $tot_expend);
203
204 Oh, hmm. That didn't quite work. Let's see what happened:
205
206     01/24/2001 Zed's Camel Emporium                     1147.99
207     01/28/2001 Flea spray                                 24.99
208     01/29/2001 Camel rides to tourists     1235.00
209     03/23/2001Totals                     1235.001172.98
210
211 OK, it's a start, but what happened to the spaces? We put C<x>, didn't
212 we? Shouldn't it skip forward? Let's look at what L<perlfunc/pack> says:
213
214     x   A null byte.
215
216 Urgh. No wonder. There's a big difference between "a null byte",
217 character zero, and "a space", character 32. Perl's put something
218 between the date and the description - but unfortunately, we can't see
219 it! 
220
221 What we actually need to do is expand the width of the fields. The C<A>
222 format pads any non-existent characters with spaces, so we can use the
223 additional spaces to line up our fields, like this:
224
225     print pack("A11 A28 A8 A*", $date, "Totals",
226         $tot_income, $tot_expend);
227
228 (Note that you can put spaces in the template to make it more readable,
229 but they don't translate to spaces in the output.) Here's what we got
230 this time:
231
232     01/24/2001 Zed's Camel Emporium                     1147.99
233     01/28/2001 Flea spray                                 24.99
234     01/29/2001 Camel rides to tourists     1235.00
235     03/23/2001 Totals                      1235.00 1172.98
236
237 That's a bit better, but we still have that last column which needs to
238 be moved further over. There's an easy way to fix this up:
239 unfortunately, we can't get C<pack> to right-justify our fields, but we
240 can get C<sprintf> to do it:
241
242     $tot_income = sprintf("%.2f", $tot_income); 
243     $tot_expend = sprintf("%12.2f", $tot_expend);
244     $date = POSIX::strftime("%m/%d/%Y", localtime); 
245     print pack("A11 A28 A8 A*", $date, "Totals",
246         $tot_income, $tot_expend);
247
248 This time we get the right answer:
249
250     01/28/2001 Flea spray                                 24.99
251     01/29/2001 Camel rides to tourists     1235.00
252     03/23/2001 Totals                      1235.00      1172.98
253
254 So that's how we consume and produce fixed-width data. Let's recap what
255 we've seen of C<pack> and C<unpack> so far:
256
257 =over 3
258
259 =item *
260
261 Use C<pack> to go from several pieces of data to one fixed-width
262 version; use C<unpack> to turn a fixed-width-format string into several
263 pieces of data. 
264
265 =item *
266
267 The pack format C<A> means "any character"; if you're C<pack>ing and
268 you've run out of things to pack, C<pack> will fill the rest up with
269 spaces.
270
271 =item *
272
273 C<x> means "skip a byte" when C<unpack>ing; when C<pack>ing, it means
274 "introduce a null byte" - that's probably not what you mean if you're
275 dealing with plain text.
276
277 =item *
278
279 You can follow the formats with numbers to say how many characters
280 should be affected by that format: C<A12> means "take 12 characters";
281 C<x6> means "skip 6 bytes" or "character 0, 6 times".
282
283 =item *
284
285 Instead of a number, you can use C<*> to mean "consume everything else
286 left". 
287
288 B<Warning>: when packing multiple pieces of data, C<*> only means
289 "consume all of the current piece of data". That's to say
290
291     pack("A*A*", $one, $two)
292
293 packs all of C<$one> into the first C<A*> and then all of C<$two> into
294 the second. This is a general principle: each format character
295 corresponds to one piece of data to be C<pack>ed.
296
297 =back
298
299
300
301 =head1 Packing Numbers
302
303 So much for textual data. Let's get onto the meaty stuff that C<pack>
304 and C<unpack> are best at: handling binary formats for numbers. There is,
305 of course, not just one binary format  - life would be too simple - but
306 Perl will do all the finicky labor for you.
307
308
309 =head2 Integers
310
311 Packing and unpacking numbers implies conversion to and from some
312 I<specific> binary representation. Leaving floating point numbers
313 aside for the moment, the salient properties of any such representation
314 are:
315
316 =over 4
317
318 =item *
319
320 the number of bytes used for storing the integer,
321
322 =item *
323
324 whether the contents are interpreted as a signed or unsigned number,
325
326 =item *
327
328 the byte ordering: whether the first byte is the least or most
329 significant byte (or: little-endian or big-endian, respectively).
330
331 =back
332
333 So, for instance, to pack 20302 to a signed 16 bit integer in your
334 computer's representation you write
335
336    my $ps = pack( 's', 20302 );
337
338 Again, the result is a string, now containing 2 bytes. If you print 
339 this string (which is, generally, not recommended) you might see
340 C<ON> or C<NO> (depending on your system's byte ordering) - or something
341 entirely different if your computer doesn't use ASCII character encoding.
342 Unpacking C<$ps> with the same template returns the original integer value:
343
344    my( $s ) = unpack( 's', $ps );
345
346 This is true for all numeric template codes. But don't expect miracles:
347 if the packed value exceeds the allotted byte capacity, high order bits
348 are silently discarded, and unpack certainly won't be able to pull them
349 back out of some magic hat. And, when you pack using a signed template
350 code such as C<s>, an excess value may result in the sign bit
351 getting set, and unpacking this will smartly return a negative value.
352
353 16 bits won't get you too far with integers, but there is C<l> and C<L>
354 for signed and unsigned 32-bit integers. And if this is not enough and
355 your system supports 64 bit integers you can push the limits much closer
356 to infinity with pack codes C<q> and C<Q>. A notable exception is provided
357 by pack codes C<i> and C<I> for signed and unsigned integers of the 
358 "local custom" variety: Such an integer will take up as many bytes as
359 a local C compiler returns for C<sizeof(int)>, but it'll use I<at least>
360 32 bits.
361
362 Each of the integer pack codes C<sSlLqQ> results in a fixed number of bytes,
363 no matter where you execute your program. This may be useful for some 
364 applications, but it does not provide for a portable way to pass data 
365 structures between Perl and C programs (bound to happen when you call 
366 XS extensions or the Perl function C<syscall>), or when you read or
367 write binary files. What you'll need in this case are template codes that
368 depend on what your local C compiler compiles when you code C<short> or
369 C<unsigned long>, for instance. These codes and their corresponding
370 byte lengths are shown in the table below.  Since the C standard leaves
371 much leeway with respect to the relative sizes of these data types, actual
372 values may vary, and that's why the values are given as expressions in
373 C and Perl. (If you'd like to use values from C<%Config> in your program
374 you have to import it with C<use Config>.)
375
376    signed unsigned  byte length in C   byte length in Perl       
377      s!     S!      sizeof(short)      $Config{shortsize}
378      i!     I!      sizeof(int)        $Config{intsize}
379      l!     L!      sizeof(long)       $Config{longsize}
380      q!     Q!      sizeof(long long)  $Config{longlongsize}
381
382 The C<i!> and C<I!> codes aren't different from C<i> and C<I>; they are
383 tolerated for completeness' sake.
384
385
386 =head2 Unpacking a Stack Frame
387
388 Requesting a particular byte ordering may be necessary when you work with
389 binary data coming from some specific architecture whereas your program could
390 run on a totally different system. As an example, assume you have 24 bytes
391 containing a stack frame as it happens on an Intel 8086:
392
393       +---------+        +----+----+               +---------+
394  TOS: |   IP    |  TOS+4:| FL | FH | FLAGS  TOS+14:|   SI    |
395       +---------+        +----+----+               +---------+
396       |   CS    |        | AL | AH | AX            |   DI    |
397       +---------+        +----+----+               +---------+
398                          | BL | BH | BX            |   BP    |
399                          +----+----+               +---------+
400                          | CL | CH | CX            |   DS    |
401                          +----+----+               +---------+
402                          | DL | DH | DX            |   ES    |
403                          +----+----+               +---------+
404
405 First, we note that this time-honored 16-bit CPU uses little-endian order,
406 and that's why the low order byte is stored at the lower address. To
407 unpack such a (unsigned) short we'll have to use code C<v>. A repeat
408 count unpacks all 12 shorts:
409
410    my( $ip, $cs, $flags, $ax, $bx, $cd, $dx, $si, $di, $bp, $ds, $es ) =
411      unpack( 'v12', $frame );
412
413 Alternatively, we could have used C<C> to unpack the individually
414 accessible byte registers FL, FH, AL, AH, etc.:
415
416    my( $fl, $fh, $al, $ah, $bl, $bh, $cl, $ch, $dl, $dh ) =
417      unpack( 'C10', substr( $frame, 4, 10 ) );
418
419 It would be nice if we could do this in one fell swoop: unpack a short,
420 back up a little, and then unpack 2 bytes. Since Perl I<is> nice, it
421 proffers the template code C<X> to back up one byte. Putting this all
422 together, we may now write:
423
424    my( $ip, $cs,
425        $flags,$fl,$fh,
426        $ax,$al,$ah, $bx,$bl,$bh, $cx,$cl,$ch, $dx,$dl,$dh, 
427        $si, $di, $bp, $ds, $es ) =
428    unpack( 'v2' . ('vXXCC' x 5) . 'v5', $frame );
429
430 (The clumsy construction of the template can be avoided - just read on!)  
431
432 We've taken some pains to construct the template so that it matches
433 the contents of our frame buffer. Otherwise we'd either get undefined values,
434 or C<unpack> could not unpack all. If C<pack> runs out of items, it will
435 supply null strings (which are coerced into zeroes whenever the pack code
436 says so).
437
438
439 =head2 How to Eat an Egg on a Net
440
441 The pack code for big-endian (high order byte at the lowest address) is
442 C<n> for 16 bit and C<N> for 32 bit integers. You use these codes
443 if you know that your data comes from a compliant architecture, but,
444 surprisingly enough, you should also use these pack codes if you
445 exchange binary data, across the network, with some system that you
446 know next to nothing about. The simple reason is that this
447 order has been chosen as the I<network order>, and all standard-fearing
448 programs ought to follow this convention. (This is, of course, a stern
449 backing for one of the Lilliputian parties and may well influence the
450 political development there.) So, if the protocol expects you to send
451 a message by sending the length first, followed by just so many bytes,
452 you could write:
453
454    my $buf = pack( 'N', length( $msg ) ) . $msg;
455
456 or even:
457
458    my $buf = pack( 'NA*', length( $msg ), $msg );
459
460 and pass C<$buf> to your send routine. Some protocols demand that the
461 count should include the length of the count itself: then just add 4
462 to the data length. (But make sure to read L<"Lengths and Widths"> before
463 you really code this!)
464
465
466 =head2 Byte-order modifiers
467
468 In the previous sections we've learned how to use C<n>, C<N>, C<v> and
469 C<V> to pack and unpack integers with big- or little-endian byte-order.
470 While this is nice, it's still rather limited because it leaves out all
471 kinds of signed integers as well as 64-bit integers. For example, if you
472 wanted to unpack a sequence of signed big-endian 16-bit integers in a
473 platform-independent way, you would have to write:
474
475    my @data = unpack 's*', pack 'S*', unpack 'n*', $buf;
476
477 This is ugly. As of Perl 5.9.2, there's a much nicer way to express your
478 desire for a certain byte-order: the C<E<gt>> and C<E<lt>> modifiers.
479 C<E<gt>> is the big-endian modifier, while C<E<lt>> is the little-endian
480 modifier. Using them, we could rewrite the above code as:
481
482    my @data = unpack 's>*', $buf;
483
484 As you can see, the "big end" of the arrow touches the C<s>, which is a
485 nice way to remember that C<E<gt>> is the big-endian modifier. The same
486 obviously works for C<E<lt>>, where the "little end" touches the code.
487
488 You will probably find these modifiers even more useful if you have
489 to deal with big- or little-endian C structures. Be sure to read
490 L<"Packing and Unpacking C Structures"> for more on that.
491
492
493 =head2 Floating point Numbers
494
495 For packing floating point numbers you have the choice between the
496 pack codes C<f>, C<d>, C<F> and C<D>. C<f> and C<d> pack into (or unpack
497 from) single-precision or double-precision representation as it is provided
498 by your system. If your systems supports it, C<D> can be used to pack and
499 unpack extended-precision floating point values (C<long double>), which
500 can offer even more resolution than C<f> or C<d>. C<F> packs an C<NV>,
501 which is the floating point type used by Perl internally. (There
502 is no such thing as a network representation for reals, so if you want
503 to send your real numbers across computer boundaries, you'd better stick
504 to ASCII representation, unless you're absolutely sure what's on the other
505 end of the line. For the even more adventuresome, you can use the byte-order
506 modifiers from the previous section also on floating point codes.)
507
508
509
510 =head1 Exotic Templates
511
512
513 =head2 Bit Strings
514
515 Bits are the atoms in the memory world. Access to individual bits may
516 have to be used either as a last resort or because it is the most
517 convenient way to handle your data. Bit string (un)packing converts
518 between strings containing a series of C<0> and C<1> characters and
519 a sequence of bytes each containing a group of 8 bits. This is almost
520 as simple as it sounds, except that there are two ways the contents of
521 a byte may be written as a bit string. Let's have a look at an annotated
522 byte:
523
524      7 6 5 4 3 2 1 0
525    +-----------------+
526    | 1 0 0 0 1 1 0 0 |
527    +-----------------+
528     MSB           LSB
529
530 It's egg-eating all over again: Some think that as a bit string this should
531 be written "10001100" i.e. beginning with the most significant bit, others
532 insist on "00110001". Well, Perl isn't biased, so that's why we have two bit
533 string codes:
534
535    $byte = pack( 'B8', '10001100' ); # start with MSB
536    $byte = pack( 'b8', '00110001' ); # start with LSB
537
538 It is not possible to pack or unpack bit fields - just integral bytes.
539 C<pack> always starts at the next byte boundary and "rounds up" to the
540 next multiple of 8 by adding zero bits as required. (If you do want bit
541 fields, there is L<perlfunc/vec>. Or you could implement bit field 
542 handling at the character string level, using split, substr, and
543 concatenation on unpacked bit strings.)
544
545 To illustrate unpacking for bit strings, we'll decompose a simple
546 status register (a "-" stands for a "reserved" bit):
547
548    +-----------------+-----------------+
549    | S Z - A - P - C | - - - - O D I T |
550    +-----------------+-----------------+
551     MSB           LSB MSB           LSB
552
553 Converting these two bytes to a string can be done with the unpack 
554 template C<'b16'>. To obtain the individual bit values from the bit
555 string we use C<split> with the "empty" separator pattern which dissects
556 into individual characters. Bit values from the "reserved" positions are
557 simply assigned to C<undef>, a convenient notation for "I don't care where
558 this goes".
559
560    ($carry, undef, $parity, undef, $auxcarry, undef, $zero, $sign,
561     $trace, $interrupt, $direction, $overflow) =
562       split( //, unpack( 'b16', $status ) );
563
564 We could have used an unpack template C<'b12'> just as well, since the
565 last 4 bits can be ignored anyway. 
566
567
568 =head2 Uuencoding
569
570 Another odd-man-out in the template alphabet is C<u>, which packs a
571 "uuencoded string". ("uu" is short for Unix-to-Unix.) Chances are that
572 you won't ever need this encoding technique which was invented to overcome
573 the shortcomings of old-fashioned transmission mediums that do not support
574 other than simple ASCII data. The essential recipe is simple: Take three 
575 bytes, or 24 bits. Split them into 4 six-packs, adding a space (0x20) to 
576 each. Repeat until all of the data is blended. Fold groups of 4 bytes into 
577 lines no longer than 60 and garnish them in front with the original byte count 
578 (incremented by 0x20) and a C<"\n"> at the end. - The C<pack> chef will
579 prepare this for you, a la minute, when you select pack code C<u> on the menu:
580
581    my $uubuf = pack( 'u', $bindat );
582
583 A repeat count after C<u> sets the number of bytes to put into an
584 uuencoded line, which is the maximum of 45 by default, but could be
585 set to some (smaller) integer multiple of three. C<unpack> simply ignores
586 the repeat count.
587
588
589 =head2 Doing Sums
590
591 An even stranger template code is C<%>E<lt>I<number>E<gt>. First, because 
592 it's used as a prefix to some other template code. Second, because it
593 cannot be used in C<pack> at all, and third, in C<unpack>, doesn't return the
594 data as defined by the template code it precedes. Instead it'll give you an
595 integer of I<number> bits that is computed from the data value by 
596 doing sums. For numeric unpack codes, no big feat is achieved:
597
598     my $buf = pack( 'iii', 100, 20, 3 );
599     print unpack( '%32i3', $buf ), "\n";  # prints 123
600
601 For string values, C<%> returns the sum of the byte values saving
602 you the trouble of a sum loop with C<substr> and C<ord>:
603
604     print unpack( '%32A*', "\x01\x10" ), "\n";  # prints 17
605
606 Although the C<%> code is documented as returning a "checksum":
607 don't put your trust in such values! Even when applied to a small number
608 of bytes, they won't guarantee a noticeable Hamming distance.
609
610 In connection with C<b> or C<B>, C<%> simply adds bits, and this can be put
611 to good use to count set bits efficiently:
612
613     my $bitcount = unpack( '%32b*', $mask );
614
615 And an even parity bit can be determined like this:
616
617     my $evenparity = unpack( '%1b*', $mask );
618
619
620 =head2  Unicode
621
622 Unicode is a character set that can represent most characters in most of
623 the world's languages, providing room for over one million different
624 characters. Unicode 3.1 specifies 94,140 characters: The Basic Latin
625 characters are assigned to the numbers 0 - 127. The Latin-1 Supplement with
626 characters that are used in several European languages is in the next
627 range, up to 255. After some more Latin extensions we find the character
628 sets from languages using non-Roman alphabets, interspersed with a
629 variety of symbol sets such as currency symbols, Zapf Dingbats or Braille.
630 (You might want to visit L<http://www.unicode.org/> for a look at some of
631 them - my personal favourites are Telugu and Kannada.)
632
633 The Unicode character sets associates characters with integers. Encoding
634 these numbers in an equal number of bytes would more than double the
635 requirements for storing texts written in Latin alphabets.
636 The UTF-8 encoding avoids this by storing the most common (from a western
637 point of view) characters in a single byte while encoding the rarer
638 ones in three or more bytes.
639
640 Perl uses UTF-8, internally, for most Unicode strings.
641
642 So what has this got to do with C<pack>? Well, if you want to compose a
643 Unicode string (that is internally encoded as UTF-8), you can do so by
644 using template code C<U>. As an example, let's produce the Euro currency
645 symbol (code number 0x20AC):
646
647    $UTF8{Euro} = pack( 'U', 0x20AC );
648    # Equivalent to: $UTF8{Euro} = "\x{20ac}";
649
650 Inspecting C<$UTF8{Euro}> shows that it contains 3 bytes:
651 "\xe2\x82\xac". However, it contains only 1 character, number 0x20AC.
652 The round trip can be completed with C<unpack>:
653
654    $Unicode{Euro} = unpack( 'U', $UTF8{Euro} );
655
656 Unpacking using the C<U> template code also works on UTF-8 encoded byte
657 strings.
658
659 Usually you'll want to pack or unpack UTF-8 strings:
660
661    # pack and unpack the Hebrew alphabet
662    my $alefbet = pack( 'U*', 0x05d0..0x05ea );
663    my @hebrew = unpack( 'U*', $utf );
664
665 Please note: in the general case, you're better off using
666 Encode::decode_utf8 to decode a UTF-8 encoded byte string to a Perl
667 Unicode string, and Encode::encode_utf8 to encode a Perl Unicode string
668 to UTF-8 bytes. These functions provide means of handling invalid byte
669 sequences and generally have a friendlier interface.
670
671 =head2 Another Portable Binary Encoding
672
673 The pack code C<w> has been added to support a portable binary data
674 encoding scheme that goes way beyond simple integers. (Details can
675 be found at L<http://Casbah.org/>, the Scarab project.)  A BER (Binary Encoded
676 Representation) compressed unsigned integer stores base 128
677 digits, most significant digit first, with as few digits as possible.
678 Bit eight (the high bit) is set on each byte except the last. There
679 is no size limit to BER encoding, but Perl won't go to extremes.
680
681    my $berbuf = pack( 'w*', 1, 128, 128+1, 128*128+127 );
682
683 A hex dump of C<$berbuf>, with spaces inserted at the right places,
684 shows 01 8100 8101 81807F. Since the last byte is always less than
685 128, C<unpack> knows where to stop.
686
687
688 =head1 Template Grouping
689
690 Prior to Perl 5.8, repetitions of templates had to be made by
691 C<x>-multiplication of template strings. Now there is a better way as
692 we may use the pack codes C<(> and C<)> combined with a repeat count.
693 The C<unpack> template from the Stack Frame example can simply
694 be written like this:
695
696    unpack( 'v2 (vXXCC)5 v5', $frame )
697
698 Let's explore this feature a little more. We'll begin with the equivalent of
699
700    join( '', map( substr( $_, 0, 1 ), @str ) )
701
702 which returns a string consisting of the first character from each string.
703 Using pack, we can write
704
705    pack( '(A)'.@str, @str )
706
707 or, because a repeat count C<*> means "repeat as often as required",
708 simply
709
710    pack( '(A)*', @str )
711
712 (Note that the template C<A*> would only have packed C<$str[0]> in full
713 length.)
714
715 To pack dates stored as triplets ( day, month, year ) in an array C<@dates>
716 into a sequence of byte, byte, short integer we can write
717
718    $pd = pack( '(CCS)*', map( @$_, @dates ) );
719
720 To swap pairs of characters in a string (with even length) one could use
721 several techniques. First, let's use C<x> and C<X> to skip forward and back:
722
723    $s = pack( '(A)*', unpack( '(xAXXAx)*', $s ) );
724
725 We can also use C<@> to jump to an offset, with 0 being the position where
726 we were when the last C<(> was encountered:
727
728    $s = pack( '(A)*', unpack( '(@1A @0A @2)*', $s ) );
729
730 Finally, there is also an entirely different approach by unpacking big
731 endian shorts and packing them in the reverse byte order:
732
733    $s = pack( '(v)*', unpack( '(n)*', $s );
734
735
736 =head1 Lengths and Widths
737
738 =head2 String Lengths
739
740 In the previous section we've seen a network message that was constructed
741 by prefixing the binary message length to the actual message. You'll find
742 that packing a length followed by so many bytes of data is a 
743 frequently used recipe since appending a null byte won't work
744 if a null byte may be part of the data. Here is an example where both
745 techniques are used: after two null terminated strings with source and
746 destination address, a Short Message (to a mobile phone) is sent after
747 a length byte:
748
749    my $msg = pack( 'Z*Z*CA*', $src, $dst, length( $sm ), $sm );
750
751 Unpacking this message can be done with the same template:
752
753    ( $src, $dst, $len, $sm ) = unpack( 'Z*Z*CA*', $msg );
754
755 There's a subtle trap lurking in the offing: Adding another field after
756 the Short Message (in variable C<$sm>) is all right when packing, but this
757 cannot be unpacked naively:
758
759    # pack a message
760    my $msg = pack( 'Z*Z*CA*C', $src, $dst, length( $sm ), $sm, $prio );
761
762    # unpack fails - $prio remains undefined!
763    ( $src, $dst, $len, $sm, $prio ) = unpack( 'Z*Z*CA*C', $msg );
764
765 The pack code C<A*> gobbles up all remaining bytes, and C<$prio> remains
766 undefined! Before we let disappointment dampen the morale: Perl's got
767 the trump card to make this trick too, just a little further up the sleeve.
768 Watch this:
769
770    # pack a message: ASCIIZ, ASCIIZ, length/string, byte
771    my $msg = pack( 'Z* Z* C/A* C', $src, $dst, $sm, $prio );
772
773    # unpack
774    ( $src, $dst, $sm, $prio ) = unpack( 'Z* Z* C/A* C', $msg );
775
776 Combining two pack codes with a slash (C</>) associates them with a single
777 value from the argument list. In C<pack>, the length of the argument is
778 taken and packed according to the first code while the argument itself
779 is added after being converted with the template code after the slash.
780 This saves us the trouble of inserting the C<length> call, but it is 
781 in C<unpack> where we really score: The value of the length byte marks the
782 end of the string to be taken from the buffer. Since this combination
783 doesn't make sense except when the second pack code isn't C<a*>, C<A*>
784 or C<Z*>, Perl won't let you.
785
786 The pack code preceding C</> may be anything that's fit to represent a
787 number: All the numeric binary pack codes, and even text codes such as
788 C<A4> or C<Z*>:
789
790    # pack/unpack a string preceded by its length in ASCII
791    my $buf = pack( 'A4/A*', "Humpty-Dumpty" );
792    # unpack $buf: '13  Humpty-Dumpty'
793    my $txt = unpack( 'A4/A*', $buf );
794
795 C</> is not implemented in Perls before 5.6, so if your code is required to
796 work on older Perls you'll need to C<unpack( 'Z* Z* C')> to get the length,
797 then use it to make a new unpack string. For example
798
799    # pack a message: ASCIIZ, ASCIIZ, length, string, byte
800    # (5.005 compatible)
801    my $msg = pack( 'Z* Z* C A* C', $src, $dst, length $sm, $sm, $prio );
802
803    # unpack
804    ( undef, undef, $len) = unpack( 'Z* Z* C', $msg );
805    ($src, $dst, $sm, $prio) = unpack ( "Z* Z* x A$len C", $msg );
806
807 But that second C<unpack> is rushing ahead. It isn't using a simple literal
808 string for the template. So maybe we should introduce...
809
810 =head2 Dynamic Templates
811
812 So far, we've seen literals used as templates. If the list of pack
813 items doesn't have fixed length, an expression constructing the
814 template is required (whenever, for some reason, C<()*> cannot be used).
815 Here's an example: To store named string values in a way that can be
816 conveniently parsed by a C program, we create a sequence of names and
817 null terminated ASCII strings, with C<=> between the name and the value,
818 followed by an additional delimiting null byte. Here's how:
819
820    my $env = pack( '(A*A*Z*)' . keys( %Env ) . 'C',
821                    map( { ( $_, '=', $Env{$_} ) } keys( %Env ) ), 0 );
822
823 Let's examine the cogs of this byte mill, one by one. There's the C<map>
824 call, creating the items we intend to stuff into the C<$env> buffer:
825 to each key (in C<$_>) it adds the C<=> separator and the hash entry value.
826 Each triplet is packed with the template code sequence C<A*A*Z*> that
827 is repeated according to the number of keys. (Yes, that's what the C<keys>
828 function returns in scalar context.) To get the very last null byte,
829 we add a C<0> at the end of the C<pack> list, to be packed with C<C>.
830 (Attentive readers may have noticed that we could have omitted the 0.)
831
832 For the reverse operation, we'll have to determine the number of items
833 in the buffer before we can let C<unpack> rip it apart:
834
835    my $n = $env =~ tr/\0// - 1;
836    my %env = map( split( /=/, $_ ), unpack( "(Z*)$n", $env ) );
837
838 The C<tr> counts the null bytes. The C<unpack> call returns a list of
839 name-value pairs each of which is taken apart in the C<map> block. 
840
841
842 =head2 Counting Repetitions
843
844 Rather than storing a sentinel at the end of a data item (or a list of items),
845 we could precede the data with a count. Again, we pack keys and values of
846 a hash, preceding each with an unsigned short length count, and up front
847 we store the number of pairs:
848
849    my $env = pack( 'S(S/A* S/A*)*', scalar keys( %Env ), %Env );
850
851 This simplifies the reverse operation as the number of repetitions can be
852 unpacked with the C</> code:
853
854    my %env = unpack( 'S/(S/A* S/A*)', $env );
855
856 Note that this is one of the rare cases where you cannot use the same
857 template for C<pack> and C<unpack> because C<pack> can't determine
858 a repeat count for a C<()>-group.
859
860
861 =head2 Intel HEX
862
863 Intel HEX is a file format for representing binary data, mostly for
864 programming various chips, as a text file. (See
865 L<http://en.wikipedia.org/wiki/.hex> for a detailed description, and
866 L<http://en.wikipedia.org/wiki/SREC_(file_format)> for the Motorola
867 S-record format, which can be unravelled using the same technique.)
868 Each line begins with a colon (':') and is followed by a sequence of
869 hexadecimal characters, specifying a byte count I<n> (8 bit),
870 an address (16 bit, big endian), a record type (8 bit), I<n> data bytes
871 and a checksum (8 bit) computed as the least significant byte of the two's
872 complement sum of the preceding bytes. Example: C<:0300300002337A1E>.
873
874 The first step of processing such a line is the conversion, to binary,
875 of the hexadecimal data, to obtain the four fields, while checking the
876 checksum. No surprise here: we'll start with a simple C<pack> call to 
877 convert everything to binary:
878
879    my $binrec = pack( 'H*', substr( $hexrec, 1 ) );
880
881 The resulting byte sequence is most convenient for checking the checksum.
882 Don't slow your program down with a for loop adding the C<ord> values
883 of this string's bytes - the C<unpack> code C<%> is the thing to use
884 for computing the 8-bit sum of all bytes, which must be equal to zero:
885
886    die unless unpack( "%8C*", $binrec ) == 0;
887
888 Finally, let's get those four fields. By now, you shouldn't have any
889 problems with the first three fields - but how can we use the byte count
890 of the data in the first field as a length for the data field? Here
891 the codes C<x> and C<X> come to the rescue, as they permit jumping
892 back and forth in the string to unpack.
893
894    my( $addr, $type, $data ) = unpack( "x n C X4 C x3 /a", $bin ); 
895
896 Code C<x> skips a byte, since we don't need the count yet. Code C<n> takes
897 care of the 16-bit big-endian integer address, and C<C> unpacks the
898 record type. Being at offset 4, where the data begins, we need the count.
899 C<X4> brings us back to square one, which is the byte at offset 0.
900 Now we pick up the count, and zoom forth to offset 4, where we are
901 now fully furnished to extract the exact number of data bytes, leaving
902 the trailing checksum byte alone.
903
904
905
906 =head1 Packing and Unpacking C Structures
907
908 In previous sections we have seen how to pack numbers and character
909 strings. If it were not for a couple of snags we could conclude this
910 section right away with the terse remark that C structures don't
911 contain anything else, and therefore you already know all there is to it.
912 Sorry, no: read on, please.
913
914 If you have to deal with a lot of C structures, and don't want to
915 hack all your template strings manually, you'll probably want to have
916 a look at the CPAN module C<Convert::Binary::C>. Not only can it parse
917 your C source directly, but it also has built-in support for all the
918 odds and ends described further on in this section.
919
920 =head2 The Alignment Pit
921
922 In the consideration of speed against memory requirements the balance
923 has been tilted in favor of faster execution. This has influenced the
924 way C compilers allocate memory for structures: On architectures
925 where a 16-bit or 32-bit operand can be moved faster between places in
926 memory, or to or from a CPU register, if it is aligned at an even or 
927 multiple-of-four or even at a multiple-of eight address, a C compiler
928 will give you this speed benefit by stuffing extra bytes into structures.
929 If you don't cross the C shoreline this is not likely to cause you any
930 grief (although you should care when you design large data structures,
931 or you want your code to be portable between architectures (you do want
932 that, don't you?)).
933
934 To see how this affects C<pack> and C<unpack>, we'll compare these two
935 C structures:
936
937    typedef struct {
938      char     c1;
939      short    s;
940      char     c2;
941      long     l;
942    } gappy_t;
943
944    typedef struct {
945      long     l;
946      short    s;
947      char     c1;
948      char     c2;
949    } dense_t;
950
951 Typically, a C compiler allocates 12 bytes to a C<gappy_t> variable, but
952 requires only 8 bytes for a C<dense_t>. After investigating this further,
953 we can draw memory maps, showing where the extra 4 bytes are hidden:
954
955    0           +4          +8          +12
956    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
957    |c1|xx|  s  |c2|xx|xx|xx|     l     |    xx = fill byte
958    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
959    gappy_t
960
961    0           +4          +8
962    +--+--+--+--+--+--+--+--+
963    |     l     |  h  |c1|c2|
964    +--+--+--+--+--+--+--+--+
965    dense_t
966
967 And that's where the first quirk strikes: C<pack> and C<unpack>
968 templates have to be stuffed with C<x> codes to get those extra fill bytes.
969
970 The natural question: "Why can't Perl compensate for the gaps?" warrants
971 an answer. One good reason is that C compilers might provide (non-ANSI)
972 extensions permitting all sorts of fancy control over the way structures
973 are aligned, even at the level of an individual structure field. And, if
974 this were not enough, there is an insidious thing called C<union> where
975 the amount of fill bytes cannot be derived from the alignment of the next
976 item alone.
977
978 OK, so let's bite the bullet. Here's one way to get the alignment right
979 by inserting template codes C<x>, which don't take a corresponding item 
980 from the list:
981
982   my $gappy = pack( 'cxs cxxx l!', $c1, $s, $c2, $l );
983
984 Note the C<!> after C<l>: We want to make sure that we pack a long
985 integer as it is compiled by our C compiler. And even now, it will only
986 work for the platforms where the compiler aligns things as above.
987 And somebody somewhere has a platform where it doesn't.
988 [Probably a Cray, where C<short>s, C<int>s and C<long>s are all 8 bytes. :-)]
989
990 Counting bytes and watching alignments in lengthy structures is bound to 
991 be a drag. Isn't there a way we can create the template with a simple
992 program? Here's a C program that does the trick:
993
994    #include <stdio.h>
995    #include <stddef.h>
996
997    typedef struct {
998      char     fc1;
999      short    fs;
1000      char     fc2;
1001      long     fl;
1002    } gappy_t;
1003
1004    #define Pt(struct,field,tchar) \
1005      printf( "@%d%s ", offsetof(struct,field), # tchar );
1006
1007    int main() {
1008      Pt( gappy_t, fc1, c  );
1009      Pt( gappy_t, fs,  s! );
1010      Pt( gappy_t, fc2, c  );
1011      Pt( gappy_t, fl,  l! );
1012      printf( "\n" );
1013    }
1014
1015 The output line can be used as a template in a C<pack> or C<unpack> call:
1016
1017   my $gappy = pack( '@0c @2s! @4c @8l!', $c1, $s, $c2, $l );
1018
1019 Gee, yet another template code - as if we hadn't plenty. But 
1020 C<@> saves our day by enabling us to specify the offset from the beginning
1021 of the pack buffer to the next item: This is just the value
1022 the C<offsetof> macro (defined in C<E<lt>stddef.hE<gt>>) returns when
1023 given a C<struct> type and one of its field names ("member-designator" in 
1024 C standardese).
1025
1026 Neither using offsets nor adding C<x>'s to bridge the gaps is satisfactory.
1027 (Just imagine what happens if the structure changes.) What we really need
1028 is a way of saying "skip as many bytes as required to the next multiple of N".
1029 In fluent Templatese, you say this with C<x!N> where N is replaced by the
1030 appropriate value. Here's the next version of our struct packaging:
1031
1032   my $gappy = pack( 'c x!2 s c x!4 l!', $c1, $s, $c2, $l );
1033
1034 That's certainly better, but we still have to know how long all the
1035 integers are, and portability is far away. Rather than C<2>,
1036 for instance, we want to say "however long a short is". But this can be
1037 done by enclosing the appropriate pack code in brackets: C<[s]>. So, here's
1038 the very best we can do:
1039
1040   my $gappy = pack( 'c x![s] s c x![l!] l!', $c1, $s, $c2, $l );
1041
1042
1043 =head2 Dealing with Endian-ness
1044
1045 Now, imagine that we want to pack the data for a machine with a
1046 different byte-order. First, we'll have to figure out how big the data
1047 types on the target machine really are. Let's assume that the longs are
1048 32 bits wide and the shorts are 16 bits wide. You can then rewrite the
1049 template as:
1050
1051   my $gappy = pack( 'c x![s] s c x![l] l', $c1, $s, $c2, $l );
1052
1053 If the target machine is little-endian, we could write:
1054
1055   my $gappy = pack( 'c x![s] s< c x![l] l<', $c1, $s, $c2, $l );
1056
1057 This forces the short and the long members to be little-endian, and is
1058 just fine if you don't have too many struct members. But we could also
1059 use the byte-order modifier on a group and write the following:
1060
1061   my $gappy = pack( '( c x![s] s c x![l] l )<', $c1, $s, $c2, $l );
1062
1063 This is not as short as before, but it makes it more obvious that we
1064 intend to have little-endian byte-order for a whole group, not only
1065 for individual template codes. It can also be more readable and easier
1066 to maintain.
1067
1068
1069 =head2 Alignment, Take 2
1070
1071 I'm afraid that we're not quite through with the alignment catch yet. The
1072 hydra raises another ugly head when you pack arrays of structures:
1073
1074    typedef struct {
1075      short    count;
1076      char     glyph;
1077    } cell_t;
1078
1079    typedef cell_t buffer_t[BUFLEN];
1080
1081 Where's the catch? Padding is neither required before the first field C<count>,
1082 nor between this and the next field C<glyph>, so why can't we simply pack
1083 like this:
1084
1085    # something goes wrong here:
1086    pack( 's!a' x @buffer,
1087          map{ ( $_->{count}, $_->{glyph} ) } @buffer );
1088
1089 This packs C<3*@buffer> bytes, but it turns out that the size of 
1090 C<buffer_t> is four times C<BUFLEN>! The moral of the story is that
1091 the required alignment of a structure or array is propagated to the
1092 next higher level where we have to consider padding I<at the end>
1093 of each component as well. Thus the correct template is:
1094
1095    pack( 's!ax' x @buffer,
1096          map{ ( $_->{count}, $_->{glyph} ) } @buffer );
1097
1098 =head2 Alignment, Take 3
1099
1100 And even if you take all the above into account, ANSI still lets this:
1101
1102    typedef struct {
1103      char     foo[2];
1104    } foo_t;
1105
1106 vary in size. The alignment constraint of the structure can be greater than
1107 any of its elements. [And if you think that this doesn't affect anything
1108 common, dismember the next cellphone that you see. Many have ARM cores, and
1109 the ARM structure rules make C<sizeof (foo_t)> == 4]
1110
1111 =head2 Pointers for How to Use Them
1112
1113 The title of this section indicates the second problem you may run into
1114 sooner or later when you pack C structures. If the function you intend
1115 to call expects a, say, C<void *> value, you I<cannot> simply take
1116 a reference to a Perl variable. (Although that value certainly is a
1117 memory address, it's not the address where the variable's contents are
1118 stored.)
1119
1120 Template code C<P> promises to pack a "pointer to a fixed length string".
1121 Isn't this what we want? Let's try:
1122
1123     # allocate some storage and pack a pointer to it
1124     my $memory = "\x00" x $size;
1125     my $memptr = pack( 'P', $memory );
1126
1127 But wait: doesn't C<pack> just return a sequence of bytes? How can we pass this
1128 string of bytes to some C code expecting a pointer which is, after all,
1129 nothing but a number? The answer is simple: We have to obtain the numeric
1130 address from the bytes returned by C<pack>.
1131
1132     my $ptr = unpack( 'L!', $memptr );
1133
1134 Obviously this assumes that it is possible to typecast a pointer
1135 to an unsigned long and vice versa, which frequently works but should not
1136 be taken as a universal law. - Now that we have this pointer the next question
1137 is: How can we put it to good use? We need a call to some C function
1138 where a pointer is expected. The read(2) system call comes to mind:
1139
1140     ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
1141
1142 After reading L<perlfunc> explaining how to use C<syscall> we can write
1143 this Perl function copying a file to standard output:
1144
1145     require 'syscall.ph';
1146     sub cat($){
1147         my $path = shift();
1148         my $size = -s $path;
1149         my $memory = "\x00" x $size;  # allocate some memory
1150         my $ptr = unpack( 'L', pack( 'P', $memory ) );
1151         open( F, $path ) || die( "$path: cannot open ($!)\n" );
1152         my $fd = fileno(F);
1153         my $res = syscall( &SYS_read, fileno(F), $ptr, $size );
1154         print $memory;
1155         close( F );
1156     }
1157
1158 This is neither a specimen of simplicity nor a paragon of portability but
1159 it illustrates the point: We are able to sneak behind the scenes and
1160 access Perl's otherwise well-guarded memory! (Important note: Perl's
1161 C<syscall> does I<not> require you to construct pointers in this roundabout
1162 way. You simply pass a string variable, and Perl forwards the address.) 
1163
1164 How does C<unpack> with C<P> work? Imagine some pointer in the buffer
1165 about to be unpacked: If it isn't the null pointer (which will smartly
1166 produce the C<undef> value) we have a start address - but then what?
1167 Perl has no way of knowing how long this "fixed length string" is, so
1168 it's up to you to specify the actual size as an explicit length after C<P>.
1169
1170    my $mem = "abcdefghijklmn";
1171    print unpack( 'P5', pack( 'P', $mem ) ); # prints "abcde"
1172
1173 As a consequence, C<pack> ignores any number or C<*> after C<P>.
1174
1175
1176 Now that we have seen C<P> at work, we might as well give C<p> a whirl.
1177 Why do we need a second template code for packing pointers at all? The 
1178 answer lies behind the simple fact that an C<unpack> with C<p> promises
1179 a null-terminated string starting at the address taken from the buffer,
1180 and that implies a length for the data item to be returned:
1181
1182    my $buf = pack( 'p', "abc\x00efhijklmn" );
1183    print unpack( 'p', $buf );    # prints "abc"
1184
1185
1186
1187 Albeit this is apt to be confusing: As a consequence of the length being
1188 implied by the string's length, a number after pack code C<p> is a repeat
1189 count, not a length as after C<P>. 
1190
1191
1192 Using C<pack(..., $x)> with C<P> or C<p> to get the address where C<$x> is
1193 actually stored must be used with circumspection. Perl's internal machinery
1194 considers the relation between a variable and that address as its very own 
1195 private matter and doesn't really care that we have obtained a copy. Therefore:
1196
1197 =over 4
1198
1199 =item * 
1200
1201 Do not use C<pack> with C<p> or C<P> to obtain the address of variable
1202 that's bound to go out of scope (and thereby freeing its memory) before you
1203 are done with using the memory at that address.
1204
1205 =item * 
1206
1207 Be very careful with Perl operations that change the value of the
1208 variable. Appending something to the variable, for instance, might require
1209 reallocation of its storage, leaving you with a pointer into no-man's land.
1210
1211 =item * 
1212
1213 Don't think that you can get the address of a Perl variable
1214 when it is stored as an integer or double number! C<pack('P', $x)> will
1215 force the variable's internal representation to string, just as if you
1216 had written something like C<$x .= ''>.
1217
1218 =back
1219
1220 It's safe, however, to P- or p-pack a string literal, because Perl simply
1221 allocates an anonymous variable.
1222
1223
1224
1225 =head1 Pack Recipes
1226
1227 Here are a collection of (possibly) useful canned recipes for C<pack>
1228 and C<unpack>:
1229
1230     # Convert IP address for socket functions
1231     pack( "C4", split /\./, "123.4.5.6" ); 
1232
1233     # Count the bits in a chunk of memory (e.g. a select vector)
1234     unpack( '%32b*', $mask );
1235
1236     # Determine the endianness of your system
1237     $is_little_endian = unpack( 'c', pack( 's', 1 ) );
1238     $is_big_endian = unpack( 'xc', pack( 's', 1 ) );
1239
1240     # Determine the number of bits in a native integer
1241     $bits = unpack( '%32I!', ~0 );
1242
1243     # Prepare argument for the nanosleep system call
1244     my $timespec = pack( 'L!L!', $secs, $nanosecs );
1245
1246 For a simple memory dump we unpack some bytes into just as 
1247 many pairs of hex digits, and use C<map> to handle the traditional
1248 spacing - 16 bytes to a line:
1249
1250     my $i;
1251     print map( ++$i % 16 ? "$_ " : "$_\n",
1252                unpack( 'H2' x length( $mem ), $mem ) ),
1253           length( $mem ) % 16 ? "\n" : '';
1254
1255
1256 =head1 Funnies Section
1257
1258     # Pulling digits out of nowhere...
1259     print unpack( 'C', pack( 'x' ) ),
1260           unpack( '%B*', pack( 'A' ) ),
1261           unpack( 'H', pack( 'A' ) ),
1262           unpack( 'A', unpack( 'C', pack( 'A' ) ) ), "\n";
1263
1264     # One for the road ;-)
1265     my $advice = pack( 'all u can in a van' );
1266
1267
1268 =head1 Authors
1269
1270 Simon Cozens and Wolfgang Laun.
1271