This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
perlguts: Remove redundant entries
[perl5.git] / pod / perlguts.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlguts - Introduction to the Perl API
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 This document attempts to describe how to use the Perl API, as well as
8 to provide some info on the basic workings of the Perl core.  It is far
9 from complete and probably contains many errors.  Please refer any
10 questions or comments to the author below.
11
12 =head1 Variables
13
14 =head2 Datatypes
15
16 Perl has three typedefs that handle Perl's three main data types:
17
18     SV  Scalar Value
19     AV  Array Value
20     HV  Hash Value
21
22 Each typedef has specific routines that manipulate the various data types.
23
24 =head2 What is an "IV"?
25
26 Perl uses a special typedef IV which is a simple signed integer type that is
27 guaranteed to be large enough to hold a pointer (as well as an integer).
28 Additionally, there is the UV, which is simply an unsigned IV.
29
30 Perl also uses two special typedefs, I32 and I16, which will always be at
31 least 32-bits and 16-bits long, respectively.  (Again, there are U32 and U16,
32 as well.)  They will usually be exactly 32 and 16 bits long, but on Crays
33 they will both be 64 bits.
34
35 =head2 Working with SVs
36
37 An SV can be created and loaded with one command.  There are five types of
38 values that can be loaded: an integer value (IV), an unsigned integer
39 value (UV), a double (NV), a string (PV), and another scalar (SV).
40 ("PV" stands for "Pointer Value".  You might think that it is misnamed
41 because it is described as pointing only to strings.  However, it is
42 possible to have it point to other things.  For example, it could point
43 to an array of UVs.  But,
44 using it for non-strings requires care, as the underlying assumption of
45 much of the internals is that PVs are just for strings.  Often, for
46 example, a trailing C<NUL> is tacked on automatically.  The non-string use
47 is documented only in this paragraph.)
48
49 The seven routines are:
50
51     SV*  newSViv(IV);
52     SV*  newSVuv(UV);
53     SV*  newSVnv(double);
54     SV*  newSVpv(const char*, STRLEN);
55     SV*  newSVpvn(const char*, STRLEN);
56     SV*  newSVpvf(const char*, ...);
57     SV*  newSVsv(SV*);
58
59 C<STRLEN> is an integer type (C<Size_t>, usually defined as C<size_t> in
60 F<config.h>) guaranteed to be large enough to represent the size of
61 any string that perl can handle.
62
63 In the unlikely case of a SV requiring more complex initialization, you
64 can create an empty SV with newSV(len).  If C<len> is 0 an empty SV of
65 type NULL is returned, else an SV of type PV is returned with len + 1 (for
66 the C<NUL>) bytes of storage allocated, accessible via SvPVX.  In both cases
67 the SV has the undef value.
68
69     SV *sv = newSV(0);   /* no storage allocated  */
70     SV *sv = newSV(10);  /* 10 (+1) bytes of uninitialised storage
71                           * allocated */
72
73 To change the value of an I<already-existing> SV, there are eight routines:
74
75     void  sv_setiv(SV*, IV);
76     void  sv_setuv(SV*, UV);
77     void  sv_setnv(SV*, double);
78     void  sv_setpv(SV*, const char*);
79     void  sv_setpvn(SV*, const char*, STRLEN)
80     void  sv_setpvf(SV*, const char*, ...);
81     void  sv_vsetpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *,
82                                         SV **, Size_t, bool *);
83     void  sv_setsv(SV*, SV*);
84
85 Notice that you can choose to specify the length of the string to be
86 assigned by using C<sv_setpvn>, C<newSVpvn>, or C<newSVpv>, or you may
87 allow Perl to calculate the length by using C<sv_setpv> or by specifying
88 0 as the second argument to C<newSVpv>.  Be warned, though, that Perl will
89 determine the string's length by using C<strlen>, which depends on the
90 string terminating with a C<NUL> character, and not otherwise containing
91 NULs.
92
93 The arguments of C<sv_setpvf> are processed like C<sprintf>, and the
94 formatted output becomes the value.
95
96 C<sv_vsetpvfn> is an analogue of C<vsprintf>, but it allows you to specify
97 either a pointer to a variable argument list or the address and length of
98 an array of SVs.  The last argument points to a boolean; on return, if that
99 boolean is true, then locale-specific information has been used to format
100 the string, and the string's contents are therefore untrustworthy (see
101 L<perlsec>).  This pointer may be NULL if that information is not
102 important.  Note that this function requires you to specify the length of
103 the format.
104
105 The C<sv_set*()> functions are not generic enough to operate on values
106 that have "magic".  See L</Magic Virtual Tables> later in this document.
107
108 All SVs that contain strings should be terminated with a C<NUL> character.
109 If it is not C<NUL>-terminated there is a risk of
110 core dumps and corruptions from code which passes the string to C
111 functions or system calls which expect a C<NUL>-terminated string.
112 Perl's own functions typically add a trailing C<NUL> for this reason.
113 Nevertheless, you should be very careful when you pass a string stored
114 in an SV to a C function or system call.
115
116 To access the actual value that an SV points to, you can use the macros:
117
118     SvIV(SV*)
119     SvUV(SV*)
120     SvNV(SV*)
121     SvPV(SV*, STRLEN len)
122     SvPV_nolen(SV*)
123
124 which will automatically coerce the actual scalar type into an IV, UV, double,
125 or string.
126
127 In the C<SvPV> macro, the length of the string returned is placed into the
128 variable C<len> (this is a macro, so you do I<not> use C<&len>).  If you do
129 not care what the length of the data is, use the C<SvPV_nolen> macro.
130 Historically the C<SvPV> macro with the global variable C<PL_na> has been
131 used in this case.  But that can be quite inefficient because C<PL_na> must
132 be accessed in thread-local storage in threaded Perl.  In any case, remember
133 that Perl allows arbitrary strings of data that may both contain NULs and
134 might not be terminated by a C<NUL>.
135
136 Also remember that C doesn't allow you to safely say C<foo(SvPV(s, len),
137 len);>.  It might work with your
138 compiler, but it won't work for everyone.
139 Break this sort of statement up into separate assignments:
140
141     SV *s;
142     STRLEN len;
143     char *ptr;
144     ptr = SvPV(s, len);
145     foo(ptr, len);
146
147 If you want to know if the scalar value is TRUE, you can use:
148
149     SvTRUE(SV*)
150
151 Although Perl will automatically grow strings for you, if you need to force
152 Perl to allocate more memory for your SV, you can use the macro
153
154     SvGROW(SV*, STRLEN newlen)
155
156 which will determine if more memory needs to be allocated.  If so, it will
157 call the function C<sv_grow>.  Note that C<SvGROW> can only increase, not
158 decrease, the allocated memory of an SV and that it does not automatically
159 add space for the trailing C<NUL> byte (perl's own string functions typically do
160 C<SvGROW(sv, len + 1)>).
161
162 If you want to write to an existing SV's buffer and set its value to a
163 string, use SvPV_force() or one of its variants to force the SV to be
164 a PV.  This will remove any of various types of non-stringness from
165 the SV while preserving the content of the SV in the PV.  This can be
166 used, for example, to append data from an API function to a buffer
167 without extra copying:
168
169     (void)SvPVbyte_force(sv, len);
170     s = SvGROW(sv, len + needlen + 1);
171     /* something that modifies up to needlen bytes at s+len, but
172        modifies newlen bytes
173          eg. newlen = read(fd, s + len, needlen);
174        ignoring errors for these examples
175      */
176     s[len + newlen] = '\0';
177     SvCUR_set(sv, len + newlen);
178     SvUTF8_off(sv);
179     SvSETMAGIC(sv);
180
181 If you already have the data in memory or if you want to keep your
182 code simple, you can use one of the sv_cat*() variants, such as
183 sv_catpvn().  If you want to insert anywhere in the string you can use
184 sv_insert() or sv_insert_flags().
185
186 If you don't need the existing content of the SV, you can avoid some
187 copying with:
188
189     SvPVCLEAR(sv);
190     s = SvGROW(sv, needlen + 1);
191     /* something that modifies up to needlen bytes at s, but modifies
192        newlen bytes
193          eg. newlen = read(fd, s. needlen);
194      */
195     s[newlen] = '\0';
196     SvCUR_set(sv, newlen);
197     SvPOK_only(sv); /* also clears SVf_UTF8 */
198     SvSETMAGIC(sv);
199
200 Again, if you already have the data in memory or want to avoid the
201 complexity of the above, you can use sv_setpvn().
202
203 If you have a buffer allocated with Newx() and want to set that as the
204 SV's value, you can use sv_usepvn_flags().  That has some requirements
205 if you want to avoid perl re-allocating the buffer to fit the trailing
206 NUL:
207
208    Newx(buf, somesize+1, char);
209    /* ... fill in buf ... */
210    buf[somesize] = '\0';
211    sv_usepvn_flags(sv, buf, somesize, SV_SMAGIC | SV_HAS_TRAILING_NUL);
212    /* buf now belongs to perl, don't release it */
213
214 If you have an SV and want to know what kind of data Perl thinks is stored
215 in it, you can use the following macros to check the type of SV you have.
216
217     SvIOK(SV*)
218     SvNOK(SV*)
219     SvPOK(SV*)
220
221 You can get and set the current length of the string stored in an SV with
222 the following macros:
223
224     SvCUR(SV*)
225     SvCUR_set(SV*, I32 val)
226
227 You can also get a pointer to the end of the string stored in the SV
228 with the macro:
229
230     SvEND(SV*)
231
232 But note that these last three macros are valid only if C<SvPOK()> is true.
233
234 If you want to append something to the end of string stored in an C<SV*>,
235 you can use the following functions:
236
237     void  sv_catpv(SV*, const char*);
238     void  sv_catpvn(SV*, const char*, STRLEN);
239     void  sv_catpvf(SV*, const char*, ...);
240     void  sv_vcatpvfn(SV*, const char*, STRLEN, va_list *, SV **,
241                                                              I32, bool);
242     void  sv_catsv(SV*, SV*);
243
244 The first function calculates the length of the string to be appended by
245 using C<strlen>.  In the second, you specify the length of the string
246 yourself.  The third function processes its arguments like C<sprintf> and
247 appends the formatted output.  The fourth function works like C<vsprintf>.
248 You can specify the address and length of an array of SVs instead of the
249 va_list argument.  The fifth function
250 extends the string stored in the first
251 SV with the string stored in the second SV.  It also forces the second SV
252 to be interpreted as a string.
253
254 The C<sv_cat*()> functions are not generic enough to operate on values that
255 have "magic".  See L</Magic Virtual Tables> later in this document.
256
257 If you know the name of a scalar variable, you can get a pointer to its SV
258 by using the following:
259
260     SV*  get_sv("package::varname", 0);
261
262 This returns NULL if the variable does not exist.
263
264 If you want to know if this variable (or any other SV) is actually C<defined>,
265 you can call:
266
267     SvOK(SV*)
268
269 The scalar C<undef> value is stored in an SV instance called C<PL_sv_undef>.
270
271 Its address can be used whenever an C<SV*> is needed.  Make sure that
272 you don't try to compare a random sv with C<&PL_sv_undef>.  For example
273 when interfacing Perl code, it'll work correctly for:
274
275   foo(undef);
276
277 But won't work when called as:
278
279   $x = undef;
280   foo($x);
281
282 So to repeat always use SvOK() to check whether an sv is defined.
283
284 Also you have to be careful when using C<&PL_sv_undef> as a value in
285 AVs or HVs (see L</AVs, HVs and undefined values>).
286
287 There are also the two values C<PL_sv_yes> and C<PL_sv_no>, which contain
288 boolean TRUE and FALSE values, respectively.  Like C<PL_sv_undef>, their
289 addresses can be used whenever an C<SV*> is needed.
290
291 Do not be fooled into thinking that C<(SV *) 0> is the same as C<&PL_sv_undef>.
292 Take this code:
293
294     SV* sv = (SV*) 0;
295     if (I-am-to-return-a-real-value) {
296             sv = sv_2mortal(newSViv(42));
297     }
298     sv_setsv(ST(0), sv);
299
300 This code tries to return a new SV (which contains the value 42) if it should
301 return a real value, or undef otherwise.  Instead it has returned a NULL
302 pointer which, somewhere down the line, will cause a segmentation violation,
303 bus error, or just weird results.  Change the zero to C<&PL_sv_undef> in the
304 first line and all will be well.
305
306 To free an SV that you've created, call C<SvREFCNT_dec(SV*)>.  Normally this
307 call is not necessary (see L</Reference Counts and Mortality>).
308
309 =head2 Offsets
310
311 Perl provides the function C<sv_chop> to efficiently remove characters
312 from the beginning of a string; you give it an SV and a pointer to
313 somewhere inside the PV, and it discards everything before the
314 pointer.  The efficiency comes by means of a little hack: instead of
315 actually removing the characters, C<sv_chop> sets the flag C<OOK>
316 (offset OK) to signal to other functions that the offset hack is in
317 effect, and it moves the PV pointer (called C<SvPVX>) forward
318 by the number of bytes chopped off, and adjusts C<SvCUR> and C<SvLEN>
319 accordingly.  (A portion of the space between the old and new PV
320 pointers is used to store the count of chopped bytes.)
321
322 Hence, at this point, the start of the buffer that we allocated lives
323 at C<SvPVX(sv) - SvIV(sv)> in memory and the PV pointer is pointing
324 into the middle of this allocated storage.
325
326 This is best demonstrated by example.  Normally copy-on-write will prevent
327 the substitution from operator from using this hack, but if you can craft a
328 string for which copy-on-write is not possible, you can see it in play.  In
329 the current implementation, the final byte of a string buffer is used as a
330 copy-on-write reference count.  If the buffer is not big enough, then
331 copy-on-write is skipped.  First have a look at an empty string:
332
333   % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a=""; $a .= ""; Dump $a'
334   SV = PV(0x7ffb7c008a70) at 0x7ffb7c030390
335     REFCNT = 1
336     FLAGS = (POK,pPOK)
337     PV = 0x7ffb7bc05b50 ""\0
338     CUR = 0
339     LEN = 10
340
341 Notice here the LEN is 10.  (It may differ on your platform.)  Extend the
342 length of the string to one less than 10, and do a substitution:
343
344  % ./perl -Ilib -MDevel::Peek -le '$a=""; $a.="123456789"; $a=~s/.//; \
345                                                             Dump($a)'
346  SV = PV(0x7ffa04008a70) at 0x7ffa04030390
347    REFCNT = 1
348    FLAGS = (POK,OOK,pPOK)
349    OFFSET = 1
350    PV = 0x7ffa03c05b61 ( "\1" . ) "23456789"\0
351    CUR = 8
352    LEN = 9
353
354 Here the number of bytes chopped off (1) is shown next as the OFFSET.  The
355 portion of the string between the "real" and the "fake" beginnings is
356 shown in parentheses, and the values of C<SvCUR> and C<SvLEN> reflect
357 the fake beginning, not the real one.  (The first character of the string
358 buffer happens to have changed to "\1" here, not "1", because the current
359 implementation stores the offset count in the string buffer.  This is
360 subject to change.)
361
362 Something similar to the offset hack is performed on AVs to enable
363 efficient shifting and splicing off the beginning of the array; while
364 C<AvARRAY> points to the first element in the array that is visible from
365 Perl, C<AvALLOC> points to the real start of the C array.  These are
366 usually the same, but a C<shift> operation can be carried out by
367 increasing C<AvARRAY> by one and decreasing C<AvFILL> and C<AvMAX>.
368 Again, the location of the real start of the C array only comes into
369 play when freeing the array.  See C<av_shift> in F<av.c>.
370
371 =head2 What's Really Stored in an SV?
372
373 Recall that the usual method of determining the type of scalar you have is
374 to use C<Sv*OK> macros.  Because a scalar can be both a number and a string,
375 usually these macros will always return TRUE and calling the C<Sv*V>
376 macros will do the appropriate conversion of string to integer/double or
377 integer/double to string.
378
379 If you I<really> need to know if you have an integer, double, or string
380 pointer in an SV, you can use the following three macros instead:
381
382     SvIOKp(SV*)
383     SvNOKp(SV*)
384     SvPOKp(SV*)
385
386 These will tell you if you truly have an integer, double, or string pointer
387 stored in your SV.  The "p" stands for private.
388
389 There are various ways in which the private and public flags may differ.
390 For example, in perl 5.16 and earlier a tied SV may have a valid
391 underlying value in the IV slot (so SvIOKp is true), but the data
392 should be accessed via the FETCH routine rather than directly,
393 so SvIOK is false.  (In perl 5.18 onwards, tied scalars use
394 the flags the same way as untied scalars.)  Another is when
395 numeric conversion has occurred and precision has been lost: only the
396 private flag is set on 'lossy' values.  So when an NV is converted to an
397 IV with loss, SvIOKp, SvNOKp and SvNOK will be set, while SvIOK wont be.
398
399 In general, though, it's best to use the C<Sv*V> macros.
400
401 =head2 Working with AVs
402
403 There are two ways to create and load an AV.  The first method creates an
404 empty AV:
405
406     AV*  newAV();
407
408 The second method both creates the AV and initially populates it with SVs:
409
410     AV*  av_make(SSize_t num, SV **ptr);
411
412 The second argument points to an array containing C<num> C<SV*>'s.  Once the
413 AV has been created, the SVs can be destroyed, if so desired.
414
415 Once the AV has been created, the following operations are possible on it:
416
417     void  av_push(AV*, SV*);
418     SV*   av_pop(AV*);
419     SV*   av_shift(AV*);
420     void  av_unshift(AV*, SSize_t num);
421
422 These should be familiar operations, with the exception of C<av_unshift>.
423 This routine adds C<num> elements at the front of the array with the C<undef>
424 value.  You must then use C<av_store> (described below) to assign values
425 to these new elements.
426
427 Here are some other functions:
428
429     SSize_t av_top_index(AV*);
430     SV**    av_fetch(AV*, SSize_t key, I32 lval);
431     SV**    av_store(AV*, SSize_t key, SV* val);
432
433 The C<av_top_index> function returns the highest index value in an array (just
434 like $#array in Perl).  If the array is empty, -1 is returned.  The
435 C<av_fetch> function returns the value at index C<key>, but if C<lval>
436 is non-zero, then C<av_fetch> will store an undef value at that index.
437 The C<av_store> function stores the value C<val> at index C<key>, and does
438 not increment the reference count of C<val>.  Thus the caller is responsible
439 for taking care of that, and if C<av_store> returns NULL, the caller will
440 have to decrement the reference count to avoid a memory leak.  Note that
441 C<av_fetch> and C<av_store> both return C<SV**>'s, not C<SV*>'s as their
442 return value.
443
444 A few more:
445
446     void  av_clear(AV*);
447     void  av_undef(AV*);
448     void  av_extend(AV*, SSize_t key);
449
450 The C<av_clear> function deletes all the elements in the AV* array, but
451 does not actually delete the array itself.  The C<av_undef> function will
452 delete all the elements in the array plus the array itself.  The
453 C<av_extend> function extends the array so that it contains at least C<key+1>
454 elements.  If C<key+1> is less than the currently allocated length of the array,
455 then nothing is done.
456
457 If you know the name of an array variable, you can get a pointer to its AV
458 by using the following:
459
460     AV*  get_av("package::varname", 0);
461
462 This returns NULL if the variable does not exist.
463
464 See L</Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
465 information on how to use the array access functions on tied arrays.
466
467 =head2 Working with HVs
468
469 To create an HV, you use the following routine:
470
471     HV*  newHV();
472
473 Once the HV has been created, the following operations are possible on it:
474
475     SV**  hv_store(HV*, const char* key, U32 klen, SV* val, U32 hash);
476     SV**  hv_fetch(HV*, const char* key, U32 klen, I32 lval);
477
478 The C<klen> parameter is the length of the key being passed in (Note that
479 you cannot pass 0 in as a value of C<klen> to tell Perl to measure the
480 length of the key).  The C<val> argument contains the SV pointer to the
481 scalar being stored, and C<hash> is the precomputed hash value (zero if
482 you want C<hv_store> to calculate it for you).  The C<lval> parameter
483 indicates whether this fetch is actually a part of a store operation, in
484 which case a new undefined value will be added to the HV with the supplied
485 key and C<hv_fetch> will return as if the value had already existed.
486
487 Remember that C<hv_store> and C<hv_fetch> return C<SV**>'s and not just
488 C<SV*>.  To access the scalar value, you must first dereference the return
489 value.  However, you should check to make sure that the return value is
490 not NULL before dereferencing it.
491
492 The first of these two functions checks if a hash table entry exists, and the 
493 second deletes it.
494
495     bool  hv_exists(HV*, const char* key, U32 klen);
496     SV*   hv_delete(HV*, const char* key, U32 klen, I32 flags);
497
498 If C<flags> does not include the C<G_DISCARD> flag then C<hv_delete> will
499 create and return a mortal copy of the deleted value.
500
501 And more miscellaneous functions:
502
503     void   hv_clear(HV*);
504     void   hv_undef(HV*);
505
506 Like their AV counterparts, C<hv_clear> deletes all the entries in the hash
507 table but does not actually delete the hash table.  The C<hv_undef> deletes
508 both the entries and the hash table itself.
509
510 Perl keeps the actual data in a linked list of structures with a typedef of HE.
511 These contain the actual key and value pointers (plus extra administrative
512 overhead).  The key is a string pointer; the value is an C<SV*>.  However,
513 once you have an C<HE*>, to get the actual key and value, use the routines
514 specified below.
515
516     I32    hv_iterinit(HV*);
517             /* Prepares starting point to traverse hash table */
518     HE*    hv_iternext(HV*);
519             /* Get the next entry, and return a pointer to a
520                structure that has both the key and value */
521     char*  hv_iterkey(HE* entry, I32* retlen);
522             /* Get the key from an HE structure and also return
523                the length of the key string */
524     SV*    hv_iterval(HV*, HE* entry);
525             /* Return an SV pointer to the value of the HE
526                structure */
527     SV*    hv_iternextsv(HV*, char** key, I32* retlen);
528             /* This convenience routine combines hv_iternext,
529                hv_iterkey, and hv_iterval.  The key and retlen
530                arguments are return values for the key and its
531                length.  The value is returned in the SV* argument */
532
533 If you know the name of a hash variable, you can get a pointer to its HV
534 by using the following:
535
536     HV*  get_hv("package::varname", 0);
537
538 This returns NULL if the variable does not exist.
539
540 The hash algorithm is defined in the C<PERL_HASH> macro:
541
542     PERL_HASH(hash, key, klen)
543
544 The exact implementation of this macro varies by architecture and version
545 of perl, and the return value may change per invocation, so the value
546 is only valid for the duration of a single perl process.
547
548 See L</Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays> for more
549 information on how to use the hash access functions on tied hashes.
550
551 =for apidoc_section HV Handling
552 =for apidoc Amh|void|PERL_HASH|U32 hash|char *key|STRLEN klen
553
554 =head2 Hash API Extensions
555
556 Beginning with version 5.004, the following functions are also supported:
557
558     HE*     hv_fetch_ent  (HV* tb, SV* key, I32 lval, U32 hash);
559     HE*     hv_store_ent  (HV* tb, SV* key, SV* val, U32 hash);
560
561     bool    hv_exists_ent (HV* tb, SV* key, U32 hash);
562     SV*     hv_delete_ent (HV* tb, SV* key, I32 flags, U32 hash);
563
564     SV*     hv_iterkeysv  (HE* entry);
565
566 Note that these functions take C<SV*> keys, which simplifies writing
567 of extension code that deals with hash structures.  These functions
568 also allow passing of C<SV*> keys to C<tie> functions without forcing
569 you to stringify the keys (unlike the previous set of functions).
570
571 They also return and accept whole hash entries (C<HE*>), making their
572 use more efficient (since the hash number for a particular string
573 doesn't have to be recomputed every time).  See L<perlapi> for detailed
574 descriptions.
575
576 The following macros must always be used to access the contents of hash
577 entries.  Note that the arguments to these macros must be simple
578 variables, since they may get evaluated more than once.  See
579 L<perlapi> for detailed descriptions of these macros.
580
581     HePV(HE* he, STRLEN len)
582     HeVAL(HE* he)
583     HeHASH(HE* he)
584     HeSVKEY(HE* he)
585     HeSVKEY_force(HE* he)
586     HeSVKEY_set(HE* he, SV* sv)
587
588 These two lower level macros are defined, but must only be used when
589 dealing with keys that are not C<SV*>s:
590
591     HeKEY(HE* he)
592     HeKLEN(HE* he)
593
594 Note that both C<hv_store> and C<hv_store_ent> do not increment the
595 reference count of the stored C<val>, which is the caller's responsibility.
596 If these functions return a NULL value, the caller will usually have to
597 decrement the reference count of C<val> to avoid a memory leak.
598
599 =head2 AVs, HVs and undefined values
600
601 Sometimes you have to store undefined values in AVs or HVs.  Although
602 this may be a rare case, it can be tricky.  That's because you're
603 used to using C<&PL_sv_undef> if you need an undefined SV.
604
605 For example, intuition tells you that this XS code:
606
607     AV *av = newAV();
608     av_store( av, 0, &PL_sv_undef );
609
610 is equivalent to this Perl code:
611
612     my @av;
613     $av[0] = undef;
614
615 Unfortunately, this isn't true.  In perl 5.18 and earlier, AVs use C<&PL_sv_undef> as a marker
616 for indicating that an array element has not yet been initialized.
617 Thus, C<exists $av[0]> would be true for the above Perl code, but
618 false for the array generated by the XS code.  In perl 5.20, storing
619 &PL_sv_undef will create a read-only element, because the scalar
620 &PL_sv_undef itself is stored, not a copy.
621
622 Similar problems can occur when storing C<&PL_sv_undef> in HVs:
623
624     hv_store( hv, "key", 3, &PL_sv_undef, 0 );
625
626 This will indeed make the value C<undef>, but if you try to modify
627 the value of C<key>, you'll get the following error:
628
629     Modification of non-creatable hash value attempted
630
631 In perl 5.8.0, C<&PL_sv_undef> was also used to mark placeholders
632 in restricted hashes.  This caused such hash entries not to appear
633 when iterating over the hash or when checking for the keys
634 with the C<hv_exists> function.
635
636 You can run into similar problems when you store C<&PL_sv_yes> or
637 C<&PL_sv_no> into AVs or HVs.  Trying to modify such elements
638 will give you the following error:
639
640     Modification of a read-only value attempted
641
642 To make a long story short, you can use the special variables
643 C<&PL_sv_undef>, C<&PL_sv_yes> and C<&PL_sv_no> with AVs and
644 HVs, but you have to make sure you know what you're doing.
645
646 Generally, if you want to store an undefined value in an AV
647 or HV, you should not use C<&PL_sv_undef>, but rather create a
648 new undefined value using the C<newSV> function, for example:
649
650     av_store( av, 42, newSV(0) );
651     hv_store( hv, "foo", 3, newSV(0), 0 );
652
653 =head2 References
654
655 References are a special type of scalar that point to other data types
656 (including other references).
657
658 To create a reference, use either of the following functions:
659
660     SV* newRV_inc((SV*) thing);
661     SV* newRV_noinc((SV*) thing);
662
663 The C<thing> argument can be any of an C<SV*>, C<AV*>, or C<HV*>.  The
664 functions are identical except that C<newRV_inc> increments the reference
665 count of the C<thing>, while C<newRV_noinc> does not.  For historical
666 reasons, C<newRV> is a synonym for C<newRV_inc>.
667
668 Once you have a reference, you can use the following macro to dereference
669 the reference:
670
671     SvRV(SV*)
672
673 then call the appropriate routines, casting the returned C<SV*> to either an
674 C<AV*> or C<HV*>, if required.
675
676 To determine if an SV is a reference, you can use the following macro:
677
678     SvROK(SV*)
679
680 To discover what type of value the reference refers to, use the following
681 macro and then check the return value.
682
683     SvTYPE(SvRV(SV*))
684
685 The most useful types that will be returned are:
686
687     SVt_PVAV    Array
688     SVt_PVHV    Hash
689     SVt_PVCV    Code
690     SVt_PVGV    Glob (possibly a file handle)
691
692 Any numerical value returned which is less than SVt_PVAV will be a scalar
693 of some form.
694
695 See L<perlapi/svtype> for more details.
696
697 =head2 Blessed References and Class Objects
698
699 References are also used to support object-oriented programming.  In perl's
700 OO lexicon, an object is simply a reference that has been blessed into a
701 package (or class).  Once blessed, the programmer may now use the reference
702 to access the various methods in the class.
703
704 A reference can be blessed into a package with the following function:
705
706     SV* sv_bless(SV* sv, HV* stash);
707
708 The C<sv> argument must be a reference value.  The C<stash> argument
709 specifies which class the reference will belong to.  See
710 L</Stashes and Globs> for information on converting class names into stashes.
711
712 /* Still under construction */
713
714 The following function upgrades rv to reference if not already one.
715 Creates a new SV for rv to point to.  If C<classname> is non-null, the SV
716 is blessed into the specified class.  SV is returned.
717
718         SV* newSVrv(SV* rv, const char* classname);
719
720 The following three functions copy integer, unsigned integer or double
721 into an SV whose reference is C<rv>.  SV is blessed if C<classname> is
722 non-null.
723
724         SV* sv_setref_iv(SV* rv, const char* classname, IV iv);
725         SV* sv_setref_uv(SV* rv, const char* classname, UV uv);
726         SV* sv_setref_nv(SV* rv, const char* classname, NV iv);
727
728 The following function copies the pointer value (I<the address, not the
729 string!>) into an SV whose reference is rv.  SV is blessed if C<classname>
730 is non-null.
731
732         SV* sv_setref_pv(SV* rv, const char* classname, void* pv);
733
734 The following function copies a string into an SV whose reference is C<rv>.
735 Set length to 0 to let Perl calculate the string length.  SV is blessed if
736 C<classname> is non-null.
737
738     SV* sv_setref_pvn(SV* rv, const char* classname, char* pv,
739                                                          STRLEN length);
740
741 The following function tests whether the SV is blessed into the specified
742 class.  It does not check inheritance relationships.
743
744         int  sv_isa(SV* sv, const char* name);
745
746 The following function tests whether the SV is a reference to a blessed object.
747
748         int  sv_isobject(SV* sv);
749
750 The following function tests whether the SV is derived from the specified
751 class.  SV can be either a reference to a blessed object or a string
752 containing a class name.  This is the function implementing the
753 C<UNIVERSAL::isa> functionality.
754
755         bool sv_derived_from(SV* sv, const char* name);
756
757 To check if you've got an object derived from a specific class you have
758 to write:
759
760         if (sv_isobject(sv) && sv_derived_from(sv, class)) { ... }
761
762 =head2 Creating New Variables
763
764 To create a new Perl variable with an undef value which can be accessed from
765 your Perl script, use the following routines, depending on the variable type.
766
767     SV*  get_sv("package::varname", GV_ADD);
768     AV*  get_av("package::varname", GV_ADD);
769     HV*  get_hv("package::varname", GV_ADD);
770
771 Notice the use of GV_ADD as the second parameter.  The new variable can now
772 be set, using the routines appropriate to the data type.
773
774 There are additional macros whose values may be bitwise OR'ed with the
775 C<GV_ADD> argument to enable certain extra features.  Those bits are:
776
777 =over
778
779 =item GV_ADDMULTI
780
781 Marks the variable as multiply defined, thus preventing the:
782
783   Name <varname> used only once: possible typo
784
785 warning.
786
787 =item GV_ADDWARN
788
789 Issues the warning:
790
791   Had to create <varname> unexpectedly
792
793 if the variable did not exist before the function was called.
794
795 =back
796
797 If you do not specify a package name, the variable is created in the current
798 package.
799
800 =head2 Reference Counts and Mortality
801
802 Perl uses a reference count-driven garbage collection mechanism.  SVs,
803 AVs, or HVs (xV for short in the following) start their life with a
804 reference count of 1.  If the reference count of an xV ever drops to 0,
805 then it will be destroyed and its memory made available for reuse.
806 At the most basic internal level, reference counts can be manipulated
807 with the following macros:
808
809     int SvREFCNT(SV* sv);
810     SV* SvREFCNT_inc(SV* sv);
811     void SvREFCNT_dec(SV* sv);
812
813 (There are also suffixed versions of the increment and decrement macros,
814 for situations where the full generality of these basic macros can be
815 exchanged for some performance.)
816
817 However, the way a programmer should think about references is not so
818 much in terms of the bare reference count, but in terms of I<ownership>
819 of references.  A reference to an xV can be owned by any of a variety
820 of entities: another xV, the Perl interpreter, an XS data structure,
821 a piece of running code, or a dynamic scope.  An xV generally does not
822 know what entities own the references to it; it only knows how many
823 references there are, which is the reference count.
824
825 To correctly maintain reference counts, it is essential to keep track
826 of what references the XS code is manipulating.  The programmer should
827 always know where a reference has come from and who owns it, and be
828 aware of any creation or destruction of references, and any transfers
829 of ownership.  Because ownership isn't represented explicitly in the xV
830 data structures, only the reference count need be actually maintained
831 by the code, and that means that this understanding of ownership is not
832 actually evident in the code.  For example, transferring ownership of a
833 reference from one owner to another doesn't change the reference count
834 at all, so may be achieved with no actual code.  (The transferring code
835 doesn't touch the referenced object, but does need to ensure that the
836 former owner knows that it no longer owns the reference, and that the
837 new owner knows that it now does.)
838
839 An xV that is visible at the Perl level should not become unreferenced
840 and thus be destroyed.  Normally, an object will only become unreferenced
841 when it is no longer visible, often by the same means that makes it
842 invisible.  For example, a Perl reference value (RV) owns a reference to
843 its referent, so if the RV is overwritten that reference gets destroyed,
844 and the no-longer-reachable referent may be destroyed as a result.
845
846 Many functions have some kind of reference manipulation as
847 part of their purpose.  Sometimes this is documented in terms
848 of ownership of references, and sometimes it is (less helpfully)
849 documented in terms of changes to reference counts.  For example, the
850 L<newRV_inc()|perlapi/newRV_inc> function is documented to create a new RV
851 (with reference count 1) and increment the reference count of the referent
852 that was supplied by the caller.  This is best understood as creating
853 a new reference to the referent, which is owned by the created RV,
854 and returning to the caller ownership of the sole reference to the RV.
855 The L<newRV_noinc()|perlapi/newRV_noinc> function instead does not
856 increment the reference count of the referent, but the RV nevertheless
857 ends up owning a reference to the referent.  It is therefore implied
858 that the caller of C<newRV_noinc()> is relinquishing a reference to the
859 referent, making this conceptually a more complicated operation even
860 though it does less to the data structures.
861
862 For example, imagine you want to return a reference from an XSUB
863 function.  Inside the XSUB routine, you create an SV which initially
864 has just a single reference, owned by the XSUB routine.  This reference
865 needs to be disposed of before the routine is complete, otherwise it
866 will leak, preventing the SV from ever being destroyed.  So to create
867 an RV referencing the SV, it is most convenient to pass the SV to
868 C<newRV_noinc()>, which consumes that reference.  Now the XSUB routine
869 no longer owns a reference to the SV, but does own a reference to the RV,
870 which in turn owns a reference to the SV.  The ownership of the reference
871 to the RV is then transferred by the process of returning the RV from
872 the XSUB.
873
874 There are some convenience functions available that can help with the
875 destruction of xVs.  These functions introduce the concept of "mortality".
876 Much documentation speaks of an xV itself being mortal, but this is
877 misleading.  It is really I<a reference to> an xV that is mortal, and it
878 is possible for there to be more than one mortal reference to a single xV.
879 For a reference to be mortal means that it is owned by the temps stack,
880 one of perl's many internal stacks, which will destroy that reference
881 "a short time later".  Usually the "short time later" is the end of
882 the current Perl statement.  However, it gets more complicated around
883 dynamic scopes: there can be multiple sets of mortal references hanging
884 around at the same time, with different death dates.  Internally, the
885 actual determinant for when mortal xV references are destroyed depends
886 on two macros, SAVETMPS and FREETMPS.  See L<perlcall> and L<perlxs>
887 and L</Temporaries Stack> below for more details on these macros.
888
889 Mortal references are mainly used for xVs that are placed on perl's
890 main stack.  The stack is problematic for reference tracking, because it
891 contains a lot of xV references, but doesn't own those references: they
892 are not counted.  Currently, there are many bugs resulting from xVs being
893 destroyed while referenced by the stack, because the stack's uncounted
894 references aren't enough to keep the xVs alive.  So when putting an
895 (uncounted) reference on the stack, it is vitally important to ensure that
896 there will be a counted reference to the same xV that will last at least
897 as long as the uncounted reference.  But it's also important that that
898 counted reference be cleaned up at an appropriate time, and not unduly
899 prolong the xV's life.  For there to be a mortal reference is often the
900 best way to satisfy this requirement, especially if the xV was created
901 especially to be put on the stack and would otherwise be unreferenced.
902
903 To create a mortal reference, use the functions:
904
905     SV*  sv_newmortal()
906     SV*  sv_mortalcopy(SV*)
907     SV*  sv_2mortal(SV*)
908
909 C<sv_newmortal()> creates an SV (with the undefined value) whose sole
910 reference is mortal.  C<sv_mortalcopy()> creates an xV whose value is a
911 copy of a supplied xV and whose sole reference is mortal.  C<sv_2mortal()>
912 mortalises an existing xV reference: it transfers ownership of a reference
913 from the caller to the temps stack.  Because C<sv_newmortal> gives the new
914 SV no value, it must normally be given one via C<sv_setpv>, C<sv_setiv>,
915 etc. :
916
917     SV *tmp = sv_newmortal();
918     sv_setiv(tmp, an_integer);
919
920 As that is multiple C statements it is quite common so see this idiom instead:
921
922     SV *tmp = sv_2mortal(newSViv(an_integer));
923
924 The mortal routines are not just for SVs; AVs and HVs can be
925 made mortal by passing their address (type-casted to C<SV*>) to the
926 C<sv_2mortal> or C<sv_mortalcopy> routines.
927
928 =head2 Stashes and Globs
929
930 A B<stash> is a hash that contains all variables that are defined
931 within a package.  Each key of the stash is a symbol
932 name (shared by all the different types of objects that have the same
933 name), and each value in the hash table is a GV (Glob Value).  This GV
934 in turn contains references to the various objects of that name,
935 including (but not limited to) the following:
936
937     Scalar Value
938     Array Value
939     Hash Value
940     I/O Handle
941     Format
942     Subroutine
943
944 There is a single stash called C<PL_defstash> that holds the items that exist
945 in the C<main> package.  To get at the items in other packages, append the
946 string "::" to the package name.  The items in the C<Foo> package are in
947 the stash C<Foo::> in PL_defstash.  The items in the C<Bar::Baz> package are
948 in the stash C<Baz::> in C<Bar::>'s stash.
949
950 To get the stash pointer for a particular package, use the function:
951
952     HV*  gv_stashpv(const char* name, I32 flags)
953     HV*  gv_stashsv(SV*, I32 flags)
954
955 The first function takes a literal string, the second uses the string stored
956 in the SV.  Remember that a stash is just a hash table, so you get back an
957 C<HV*>.  The C<flags> flag will create a new package if it is set to GV_ADD.
958
959 The name that C<gv_stash*v> wants is the name of the package whose symbol table
960 you want.  The default package is called C<main>.  If you have multiply nested
961 packages, pass their names to C<gv_stash*v>, separated by C<::> as in the Perl
962 language itself.
963
964 Alternately, if you have an SV that is a blessed reference, you can find
965 out the stash pointer by using:
966
967     HV*  SvSTASH(SvRV(SV*));
968
969 then use the following to get the package name itself:
970
971     char*  HvNAME(HV* stash);
972
973 If you need to bless or re-bless an object you can use the following
974 function:
975
976     SV*  sv_bless(SV*, HV* stash)
977
978 where the first argument, an C<SV*>, must be a reference, and the second
979 argument is a stash.  The returned C<SV*> can now be used in the same way
980 as any other SV.
981
982 For more information on references and blessings, consult L<perlref>.
983
984 =head2 Double-Typed SVs
985
986 Scalar variables normally contain only one type of value, an integer,
987 double, pointer, or reference.  Perl will automatically convert the
988 actual scalar data from the stored type into the requested type.
989
990 Some scalar variables contain more than one type of scalar data.  For
991 example, the variable C<$!> contains either the numeric value of C<errno>
992 or its string equivalent from either C<strerror> or C<sys_errlist[]>.
993
994 To force multiple data values into an SV, you must do two things: use the
995 C<sv_set*v> routines to add the additional scalar type, then set a flag
996 so that Perl will believe it contains more than one type of data.  The
997 four macros to set the flags are:
998
999         SvIOK_on
1000         SvNOK_on
1001         SvPOK_on
1002         SvROK_on
1003
1004 The particular macro you must use depends on which C<sv_set*v> routine
1005 you called first.  This is because every C<sv_set*v> routine turns on
1006 only the bit for the particular type of data being set, and turns off
1007 all the rest.
1008
1009 For example, to create a new Perl variable called "dberror" that contains
1010 both the numeric and descriptive string error values, you could use the
1011 following code:
1012
1013     extern int  dberror;
1014     extern char *dberror_list;
1015
1016     SV* sv = get_sv("dberror", GV_ADD);
1017     sv_setiv(sv, (IV) dberror);
1018     sv_setpv(sv, dberror_list[dberror]);
1019     SvIOK_on(sv);
1020
1021 If the order of C<sv_setiv> and C<sv_setpv> had been reversed, then the
1022 macro C<SvPOK_on> would need to be called instead of C<SvIOK_on>.
1023
1024 =head2 Read-Only Values
1025
1026 In Perl 5.16 and earlier, copy-on-write (see the next section) shared a
1027 flag bit with read-only scalars.  So the only way to test whether
1028 C<sv_setsv>, etc., will raise a "Modification of a read-only value" error
1029 in those versions is:
1030
1031     SvREADONLY(sv) && !SvIsCOW(sv)
1032
1033 Under Perl 5.18 and later, SvREADONLY only applies to read-only variables,
1034 and, under 5.20, copy-on-write scalars can also be read-only, so the above
1035 check is incorrect.  You just want:
1036
1037     SvREADONLY(sv)
1038
1039 If you need to do this check often, define your own macro like this:
1040
1041     #if PERL_VERSION >= 18
1042     # define SvTRULYREADONLY(sv) SvREADONLY(sv)
1043     #else
1044     # define SvTRULYREADONLY(sv) (SvREADONLY(sv) && !SvIsCOW(sv))
1045     #endif
1046
1047 =head2 Copy on Write
1048
1049 Perl implements a copy-on-write (COW) mechanism for scalars, in which
1050 string copies are not immediately made when requested, but are deferred
1051 until made necessary by one or the other scalar changing.  This is mostly
1052 transparent, but one must take care not to modify string buffers that are
1053 shared by multiple SVs.
1054
1055 You can test whether an SV is using copy-on-write with C<SvIsCOW(sv)>.
1056
1057 You can force an SV to make its own copy of its string buffer by calling C<sv_force_normal(sv)> or SvPV_force_nolen(sv).
1058
1059 If you want to make the SV drop its string buffer, use
1060 C<sv_force_normal_flags(sv, SV_COW_DROP_PV)> or simply
1061 C<sv_setsv(sv, NULL)>.
1062
1063 All of these functions will croak on read-only scalars (see the previous
1064 section for more on those).
1065
1066 To test that your code is behaving correctly and not modifying COW buffers,
1067 on systems that support L<mmap(2)> (i.e., Unix) you can configure perl with
1068 C<-Accflags=-DPERL_DEBUG_READONLY_COW> and it will turn buffer violations
1069 into crashes.  You will find it to be marvellously slow, so you may want to
1070 skip perl's own tests.
1071
1072 =head2 Magic Variables
1073
1074 [This section still under construction.  Ignore everything here.  Post no
1075 bills.  Everything not permitted is forbidden.]
1076
1077 Any SV may be magical, that is, it has special features that a normal
1078 SV does not have.  These features are stored in the SV structure in a
1079 linked list of C<struct magic>'s, typedef'ed to C<MAGIC>.
1080
1081     struct magic {
1082         MAGIC*      mg_moremagic;
1083         MGVTBL*     mg_virtual;
1084         U16         mg_private;
1085         char        mg_type;
1086         U8          mg_flags;
1087         I32         mg_len;
1088         SV*         mg_obj;
1089         char*       mg_ptr;
1090     };
1091
1092 Note this is current as of patchlevel 0, and could change at any time.
1093
1094 =head2 Assigning Magic
1095
1096 Perl adds magic to an SV using the sv_magic function:
1097
1098   void sv_magic(SV* sv, SV* obj, int how, const char* name, I32 namlen);
1099
1100 The C<sv> argument is a pointer to the SV that is to acquire a new magical
1101 feature.
1102
1103 If C<sv> is not already magical, Perl uses the C<SvUPGRADE> macro to
1104 convert C<sv> to type C<SVt_PVMG>.
1105 Perl then continues by adding new magic
1106 to the beginning of the linked list of magical features.  Any prior entry
1107 of the same type of magic is deleted.  Note that this can be overridden,
1108 and multiple instances of the same type of magic can be associated with an
1109 SV.
1110
1111 The C<name> and C<namlen> arguments are used to associate a string with
1112 the magic, typically the name of a variable.  C<namlen> is stored in the
1113 C<mg_len> field and if C<name> is non-null then either a C<savepvn> copy of
1114 C<name> or C<name> itself is stored in the C<mg_ptr> field, depending on
1115 whether C<namlen> is greater than zero or equal to zero respectively.  As a
1116 special case, if C<(name && namlen == HEf_SVKEY)> then C<name> is assumed
1117 to contain an C<SV*> and is stored as-is with its REFCNT incremented.
1118
1119 The sv_magic function uses C<how> to determine which, if any, predefined
1120 "Magic Virtual Table" should be assigned to the C<mg_virtual> field.
1121 See the L</Magic Virtual Tables> section below.  The C<how> argument is also
1122 stored in the C<mg_type> field.  The value of
1123 C<how> should be chosen from the set of macros
1124 C<PERL_MAGIC_foo> found in F<perl.h>.  Note that before
1125 these macros were added, Perl internals used to directly use character
1126 literals, so you may occasionally come across old code or documentation
1127 referring to 'U' magic rather than C<PERL_MAGIC_uvar> for example.
1128
1129 The C<obj> argument is stored in the C<mg_obj> field of the C<MAGIC>
1130 structure.  If it is not the same as the C<sv> argument, the reference
1131 count of the C<obj> object is incremented.  If it is the same, or if
1132 the C<how> argument is C<PERL_MAGIC_arylen>, C<PERL_MAGIC_regdatum>,
1133 C<PERL_MAGIC_regdata>, or if it is a NULL pointer, then C<obj> is merely
1134 stored, without the reference count being incremented.
1135
1136 See also C<sv_magicext> in L<perlapi> for a more flexible way to add magic
1137 to an SV.
1138
1139 There is also a function to add magic to an C<HV>:
1140
1141     void hv_magic(HV *hv, GV *gv, int how);
1142
1143 This simply calls C<sv_magic> and coerces the C<gv> argument into an C<SV>.
1144
1145 To remove the magic from an SV, call the function sv_unmagic:
1146
1147     int sv_unmagic(SV *sv, int type);
1148
1149 The C<type> argument should be equal to the C<how> value when the C<SV>
1150 was initially made magical.
1151
1152 However, note that C<sv_unmagic> removes all magic of a certain C<type> from the
1153 C<SV>.  If you want to remove only certain
1154 magic of a C<type> based on the magic
1155 virtual table, use C<sv_unmagicext> instead:
1156
1157     int sv_unmagicext(SV *sv, int type, MGVTBL *vtbl);
1158
1159 =head2 Magic Virtual Tables
1160
1161 The C<mg_virtual> field in the C<MAGIC> structure is a pointer to an
1162 C<MGVTBL>, which is a structure of function pointers and stands for
1163 "Magic Virtual Table" to handle the various operations that might be
1164 applied to that variable.
1165
1166 The C<MGVTBL> has five (or sometimes eight) pointers to the following
1167 routine types:
1168
1169     int  (*svt_get)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
1170     int  (*svt_set)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
1171     U32  (*svt_len)  (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
1172     int  (*svt_clear)(pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
1173     int  (*svt_free) (pTHX_ SV* sv, MAGIC* mg);
1174
1175     int  (*svt_copy) (pTHX_ SV *sv, MAGIC* mg, SV *nsv,
1176                                           const char *name, I32 namlen);
1177     int  (*svt_dup)  (pTHX_ MAGIC *mg, CLONE_PARAMS *param);
1178     int  (*svt_local)(pTHX_ SV *nsv, MAGIC *mg);
1179
1180
1181 This MGVTBL structure is set at compile-time in F<perl.h> and there are
1182 currently 32 types.  These different structures contain pointers to various
1183 routines that perform additional actions depending on which function is
1184 being called.
1185
1186    Function pointer    Action taken
1187    ----------------    ------------
1188    svt_get             Do something before the value of the SV is
1189                        retrieved.
1190    svt_set             Do something after the SV is assigned a value.
1191    svt_len             Report on the SV's length.
1192    svt_clear           Clear something the SV represents.
1193    svt_free            Free any extra storage associated with the SV.
1194
1195    svt_copy            copy tied variable magic to a tied element
1196    svt_dup             duplicate a magic structure during thread cloning
1197    svt_local           copy magic to local value during 'local'
1198
1199 For instance, the MGVTBL structure called C<vtbl_sv> (which corresponds
1200 to an C<mg_type> of C<PERL_MAGIC_sv>) contains:
1201
1202     { magic_get, magic_set, magic_len, 0, 0 }
1203
1204 Thus, when an SV is determined to be magical and of type C<PERL_MAGIC_sv>,
1205 if a get operation is being performed, the routine C<magic_get> is
1206 called.  All the various routines for the various magical types begin
1207 with C<magic_>.  NOTE: the magic routines are not considered part of
1208 the Perl API, and may not be exported by the Perl library.
1209
1210 The last three slots are a recent addition, and for source code
1211 compatibility they are only checked for if one of the three flags
1212 MGf_COPY, MGf_DUP or MGf_LOCAL is set in mg_flags.
1213 This means that most code can continue declaring
1214 a vtable as a 5-element value.  These three are
1215 currently used exclusively by the threading code, and are highly subject
1216 to change.
1217
1218 The current kinds of Magic Virtual Tables are:
1219
1220 =for comment
1221 This table is generated by regen/mg_vtable.pl.  Any changes made here
1222 will be lost.
1223
1224 =for mg_vtable.pl begin
1225
1226  mg_type
1227  (old-style char and macro)   MGVTBL         Type of magic
1228  --------------------------   ------         -------------
1229  \0 PERL_MAGIC_sv             vtbl_sv        Special scalar variable
1230  #  PERL_MAGIC_arylen         vtbl_arylen    Array length ($#ary)
1231  %  PERL_MAGIC_rhash          (none)         Extra data for restricted
1232                                              hashes
1233  *  PERL_MAGIC_debugvar       vtbl_debugvar  $DB::single, signal, trace
1234                                              vars
1235  .  PERL_MAGIC_pos            vtbl_pos       pos() lvalue
1236  :  PERL_MAGIC_symtab         (none)         Extra data for symbol
1237                                              tables
1238  <  PERL_MAGIC_backref        vtbl_backref   For weak ref data
1239  @  PERL_MAGIC_arylen_p       (none)         To move arylen out of XPVAV
1240  B  PERL_MAGIC_bm             vtbl_regexp    Boyer-Moore 
1241                                              (fast string search)
1242  c  PERL_MAGIC_overload_table vtbl_ovrld     Holds overload table 
1243                                              (AMT) on stash
1244  D  PERL_MAGIC_regdata        vtbl_regdata   Regex match position data 
1245                                              (@+ and @- vars)
1246  d  PERL_MAGIC_regdatum       vtbl_regdatum  Regex match position data
1247                                              element
1248  E  PERL_MAGIC_env            vtbl_env       %ENV hash
1249  e  PERL_MAGIC_envelem        vtbl_envelem   %ENV hash element
1250  f  PERL_MAGIC_fm             vtbl_regexp    Formline 
1251                                              ('compiled' format)
1252  g  PERL_MAGIC_regex_global   vtbl_mglob     m//g target
1253  H  PERL_MAGIC_hints          vtbl_hints     %^H hash
1254  h  PERL_MAGIC_hintselem      vtbl_hintselem %^H hash element
1255  I  PERL_MAGIC_isa            vtbl_isa       @ISA array
1256  i  PERL_MAGIC_isaelem        vtbl_isaelem   @ISA array element
1257  k  PERL_MAGIC_nkeys          vtbl_nkeys     scalar(keys()) lvalue
1258  L  PERL_MAGIC_dbfile         (none)         Debugger %_<filename
1259  l  PERL_MAGIC_dbline         vtbl_dbline    Debugger %_<filename
1260                                              element
1261  N  PERL_MAGIC_shared         (none)         Shared between threads
1262  n  PERL_MAGIC_shared_scalar  (none)         Shared between threads
1263  o  PERL_MAGIC_collxfrm       vtbl_collxfrm  Locale transformation
1264  P  PERL_MAGIC_tied           vtbl_pack      Tied array or hash
1265  p  PERL_MAGIC_tiedelem       vtbl_packelem  Tied array or hash element
1266  q  PERL_MAGIC_tiedscalar     vtbl_packelem  Tied scalar or handle
1267  r  PERL_MAGIC_qr             vtbl_regexp    Precompiled qr// regex
1268  S  PERL_MAGIC_sig            (none)         %SIG hash
1269  s  PERL_MAGIC_sigelem        vtbl_sigelem   %SIG hash element
1270  t  PERL_MAGIC_taint          vtbl_taint     Taintedness
1271  U  PERL_MAGIC_uvar           vtbl_uvar      Available for use by
1272                                              extensions
1273  u  PERL_MAGIC_uvar_elem      (none)         Reserved for use by
1274                                              extensions
1275  V  PERL_MAGIC_vstring        (none)         SV was vstring literal
1276  v  PERL_MAGIC_vec            vtbl_vec       vec() lvalue
1277  w  PERL_MAGIC_utf8           vtbl_utf8      Cached UTF-8 information
1278  x  PERL_MAGIC_substr         vtbl_substr    substr() lvalue
1279  Y  PERL_MAGIC_nonelem        vtbl_nonelem   Array element that does not
1280                                              exist
1281  y  PERL_MAGIC_defelem        vtbl_defelem   Shadow "foreach" iterator
1282                                              variable / smart parameter
1283                                              vivification
1284  \  PERL_MAGIC_lvref          vtbl_lvref     Lvalue reference
1285                                              constructor
1286  ]  PERL_MAGIC_checkcall      vtbl_checkcall Inlining/mutation of call
1287                                              to this CV
1288  ~  PERL_MAGIC_ext            (none)         Available for use by
1289                                              extensions
1290
1291
1292 =for apidoc AmnhU||PERL_MAGIC_arylen
1293 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_arylen_p
1294 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_backref
1295 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_bm
1296 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_checkcall
1297 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_collxfrm
1298 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_dbfile
1299 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_dbline
1300 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_debugvar
1301 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_defelem
1302 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_env
1303 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_envelem
1304 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_ext
1305 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_fm
1306 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_hints
1307 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_hintselem
1308 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_isa
1309 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_isaelem
1310 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_lvref
1311 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_nkeys
1312 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_nonelem
1313 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_overload_table
1314 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_pos
1315 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_qr
1316 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regdata
1317 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regdatum
1318 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_regex_global
1319 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_rhash
1320 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_shared
1321 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_shared_scalar
1322 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sig
1323 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sigelem
1324 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_substr
1325 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_sv
1326 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_symtab
1327 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_taint
1328 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tied
1329 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tiedelem
1330 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_tiedscalar
1331 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_utf8
1332 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_uvar
1333 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_uvar_elem
1334 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_vec
1335 =for apidoc_item ||PERL_MAGIC_vstring
1336
1337 =for mg_vtable.pl end
1338
1339 When an uppercase and lowercase letter both exist in the table, then the
1340 uppercase letter is typically used to represent some kind of composite type
1341 (a list or a hash), and the lowercase letter is used to represent an element
1342 of that composite type.  Some internals code makes use of this case
1343 relationship.  However, 'v' and 'V' (vec and v-string) are in no way related.
1344
1345 The C<PERL_MAGIC_ext> and C<PERL_MAGIC_uvar> magic types are defined
1346 specifically for use by extensions and will not be used by perl itself.
1347 Extensions can use C<PERL_MAGIC_ext> magic to 'attach' private information
1348 to variables (typically objects).  This is especially useful because
1349 there is no way for normal perl code to corrupt this private information
1350 (unlike using extra elements of a hash object).
1351
1352 Similarly, C<PERL_MAGIC_uvar> magic can be used much like tie() to call a
1353 C function any time a scalar's value is used or changed.  The C<MAGIC>'s
1354 C<mg_ptr> field points to a C<ufuncs> structure:
1355
1356     struct ufuncs {
1357         I32 (*uf_val)(pTHX_ IV, SV*);
1358         I32 (*uf_set)(pTHX_ IV, SV*);
1359         IV uf_index;
1360     };
1361
1362 When the SV is read from or written to, the C<uf_val> or C<uf_set>
1363 function will be called with C<uf_index> as the first arg and a pointer to
1364 the SV as the second.  A simple example of how to add C<PERL_MAGIC_uvar>
1365 magic is shown below.  Note that the ufuncs structure is copied by
1366 sv_magic, so you can safely allocate it on the stack.
1367
1368     void
1369     Umagic(sv)
1370         SV *sv;
1371     PREINIT:
1372         struct ufuncs uf;
1373     CODE:
1374         uf.uf_val   = &my_get_fn;
1375         uf.uf_set   = &my_set_fn;
1376         uf.uf_index = 0;
1377         sv_magic(sv, 0, PERL_MAGIC_uvar, (char*)&uf, sizeof(uf));
1378
1379 Attaching C<PERL_MAGIC_uvar> to arrays is permissible but has no effect.
1380
1381 For hashes there is a specialized hook that gives control over hash
1382 keys (but not values).  This hook calls C<PERL_MAGIC_uvar> 'get' magic
1383 if the "set" function in the C<ufuncs> structure is NULL.  The hook
1384 is activated whenever the hash is accessed with a key specified as
1385 an C<SV> through the functions C<hv_store_ent>, C<hv_fetch_ent>,
1386 C<hv_delete_ent>, and C<hv_exists_ent>.  Accessing the key as a string
1387 through the functions without the C<..._ent> suffix circumvents the
1388 hook.  See L<Hash::Util::FieldHash/GUTS> for a detailed description.
1389
1390 Note that because multiple extensions may be using C<PERL_MAGIC_ext>
1391 or C<PERL_MAGIC_uvar> magic, it is important for extensions to take
1392 extra care to avoid conflict.  Typically only using the magic on
1393 objects blessed into the same class as the extension is sufficient.
1394 For C<PERL_MAGIC_ext> magic, it is usually a good idea to define an
1395 C<MGVTBL>, even if all its fields will be C<0>, so that individual
1396 C<MAGIC> pointers can be identified as a particular kind of magic
1397 using their magic virtual table.  C<mg_findext> provides an easy way
1398 to do that:
1399
1400     STATIC MGVTBL my_vtbl = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1401
1402     MAGIC *mg;
1403     if ((mg = mg_findext(sv, PERL_MAGIC_ext, &my_vtbl))) {
1404         /* this is really ours, not another module's PERL_MAGIC_ext */
1405         my_priv_data_t *priv = (my_priv_data_t *)mg->mg_ptr;
1406         ...
1407     }
1408
1409 Also note that the C<sv_set*()> and C<sv_cat*()> functions described
1410 earlier do B<not> invoke 'set' magic on their targets.  This must
1411 be done by the user either by calling the C<SvSETMAGIC()> macro after
1412 calling these functions, or by using one of the C<sv_set*_mg()> or
1413 C<sv_cat*_mg()> functions.  Similarly, generic C code must call the
1414 C<SvGETMAGIC()> macro to invoke any 'get' magic if they use an SV
1415 obtained from external sources in functions that don't handle magic.
1416 See L<perlapi> for a description of these functions.
1417 For example, calls to the C<sv_cat*()> functions typically need to be
1418 followed by C<SvSETMAGIC()>, but they don't need a prior C<SvGETMAGIC()>
1419 since their implementation handles 'get' magic.
1420
1421 =head2 Finding Magic
1422
1423     MAGIC *mg_find(SV *sv, int type); /* Finds the magic pointer of that
1424                                        * type */
1425
1426 This routine returns a pointer to a C<MAGIC> structure stored in the SV.
1427 If the SV does not have that magical
1428 feature, C<NULL> is returned.  If the
1429 SV has multiple instances of that magical feature, the first one will be
1430 returned.  C<mg_findext> can be used
1431 to find a C<MAGIC> structure of an SV
1432 based on both its magic type and its magic virtual table:
1433
1434     MAGIC *mg_findext(SV *sv, int type, MGVTBL *vtbl);
1435
1436 Also, if the SV passed to C<mg_find> or C<mg_findext> is not of type
1437 SVt_PVMG, Perl may core dump.
1438
1439     int mg_copy(SV* sv, SV* nsv, const char* key, STRLEN klen);
1440
1441 This routine checks to see what types of magic C<sv> has.  If the mg_type
1442 field is an uppercase letter, then the mg_obj is copied to C<nsv>, but
1443 the mg_type field is changed to be the lowercase letter.
1444
1445 =head2 Understanding the Magic of Tied Hashes and Arrays
1446
1447 Tied hashes and arrays are magical beasts of the C<PERL_MAGIC_tied>
1448 magic type.
1449
1450 WARNING: As of the 5.004 release, proper usage of the array and hash
1451 access functions requires understanding a few caveats.  Some
1452 of these caveats are actually considered bugs in the API, to be fixed
1453 in later releases, and are bracketed with [MAYCHANGE] below.  If
1454 you find yourself actually applying such information in this section, be
1455 aware that the behavior may change in the future, umm, without warning.
1456
1457 The perl tie function associates a variable with an object that implements
1458 the various GET, SET, etc methods.  To perform the equivalent of the perl
1459 tie function from an XSUB, you must mimic this behaviour.  The code below
1460 carries out the necessary steps -- firstly it creates a new hash, and then
1461 creates a second hash which it blesses into the class which will implement
1462 the tie methods.  Lastly it ties the two hashes together, and returns a
1463 reference to the new tied hash.  Note that the code below does NOT call the
1464 TIEHASH method in the MyTie class -
1465 see L</Calling Perl Routines from within C Programs> for details on how
1466 to do this.
1467
1468     SV*
1469     mytie()
1470     PREINIT:
1471         HV *hash;
1472         HV *stash;
1473         SV *tie;
1474     CODE:
1475         hash = newHV();
1476         tie = newRV_noinc((SV*)newHV());
1477         stash = gv_stashpv("MyTie", GV_ADD);
1478         sv_bless(tie, stash);
1479         hv_magic(hash, (GV*)tie, PERL_MAGIC_tied);
1480         RETVAL = newRV_noinc(hash);
1481     OUTPUT:
1482         RETVAL
1483
1484 The C<av_store> function, when given a tied array argument, merely
1485 copies the magic of the array onto the value to be "stored", using
1486 C<mg_copy>.  It may also return NULL, indicating that the value did not
1487 actually need to be stored in the array.  [MAYCHANGE] After a call to
1488 C<av_store> on a tied array, the caller will usually need to call
1489 C<mg_set(val)> to actually invoke the perl level "STORE" method on the
1490 TIEARRAY object.  If C<av_store> did return NULL, a call to
1491 C<SvREFCNT_dec(val)> will also be usually necessary to avoid a memory
1492 leak. [/MAYCHANGE]
1493
1494 The previous paragraph is applicable verbatim to tied hash access using the
1495 C<hv_store> and C<hv_store_ent> functions as well.
1496
1497 C<av_fetch> and the corresponding hash functions C<hv_fetch> and
1498 C<hv_fetch_ent> actually return an undefined mortal value whose magic
1499 has been initialized using C<mg_copy>.  Note the value so returned does not
1500 need to be deallocated, as it is already mortal.  [MAYCHANGE] But you will
1501 need to call C<mg_get()> on the returned value in order to actually invoke
1502 the perl level "FETCH" method on the underlying TIE object.  Similarly,
1503 you may also call C<mg_set()> on the return value after possibly assigning
1504 a suitable value to it using C<sv_setsv>,  which will invoke the "STORE"
1505 method on the TIE object. [/MAYCHANGE]
1506
1507 [MAYCHANGE]
1508 In other words, the array or hash fetch/store functions don't really
1509 fetch and store actual values in the case of tied arrays and hashes.  They
1510 merely call C<mg_copy> to attach magic to the values that were meant to be
1511 "stored" or "fetched".  Later calls to C<mg_get> and C<mg_set> actually
1512 do the job of invoking the TIE methods on the underlying objects.  Thus
1513 the magic mechanism currently implements a kind of lazy access to arrays
1514 and hashes.
1515
1516 Currently (as of perl version 5.004), use of the hash and array access
1517 functions requires the user to be aware of whether they are operating on
1518 "normal" hashes and arrays, or on their tied variants.  The API may be
1519 changed to provide more transparent access to both tied and normal data
1520 types in future versions.
1521 [/MAYCHANGE]
1522
1523 You would do well to understand that the TIEARRAY and TIEHASH interfaces
1524 are mere sugar to invoke some perl method calls while using the uniform hash
1525 and array syntax.  The use of this sugar imposes some overhead (typically
1526 about two to four extra opcodes per FETCH/STORE operation, in addition to
1527 the creation of all the mortal variables required to invoke the methods).
1528 This overhead will be comparatively small if the TIE methods are themselves
1529 substantial, but if they are only a few statements long, the overhead
1530 will not be insignificant.
1531
1532 =head2 Localizing changes
1533
1534 Perl has a very handy construction
1535
1536   {
1537     local $var = 2;
1538     ...
1539   }
1540
1541 This construction is I<approximately> equivalent to
1542
1543   {
1544     my $oldvar = $var;
1545     $var = 2;
1546     ...
1547     $var = $oldvar;
1548   }
1549
1550 The biggest difference is that the first construction would
1551 reinstate the initial value of $var, irrespective of how control exits
1552 the block: C<goto>, C<return>, C<die>/C<eval>, etc.  It is a little bit
1553 more efficient as well.
1554
1555 There is a way to achieve a similar task from C via Perl API: create a
1556 I<pseudo-block>, and arrange for some changes to be automatically
1557 undone at the end of it, either explicit, or via a non-local exit (via
1558 die()).  A I<block>-like construct is created by a pair of
1559 C<ENTER>/C<LEAVE> macros (see L<perlcall/"Returning a Scalar">).
1560 Such a construct may be created specially for some important localized
1561 task, or an existing one (like boundaries of enclosing Perl
1562 subroutine/block, or an existing pair for freeing TMPs) may be
1563 used.  (In the second case the overhead of additional localization must
1564 be almost negligible.)  Note that any XSUB is automatically enclosed in
1565 an C<ENTER>/C<LEAVE> pair.
1566
1567 Inside such a I<pseudo-block> the following service is available:
1568
1569 =over 4
1570
1571 =item C<SAVEINT(int i)>
1572
1573 =item C<SAVEIV(IV i)>
1574
1575 =item C<SAVEI32(I32 i)>
1576
1577 =item C<SAVELONG(long i)>
1578
1579 =item C<SAVEI8(I8 i)>
1580
1581 =item C<SAVEI16(I16 i)>
1582
1583 =item C<SAVEBOOL(int i)>
1584
1585 These macros arrange things to restore the value of integer variable
1586 C<i> at the end of the enclosing I<pseudo-block>.
1587
1588 =for apidoc_section Stack Manipulation Macros
1589 =for apidoc Amh||SAVEINT|int i
1590 =for apidoc Amh||SAVEIV|IV i
1591 =for apidoc Amh||SAVEI32|I32 i
1592 =for apidoc Amh||SAVELONG|long i
1593 =for apidoc Amh||SAVEI8|I8 i
1594 =for apidoc Amh||SAVEI16|I16 i
1595 =for apidoc Amh||SAVEBOOL|int i
1596
1597 =item C<SAVESPTR(s)>
1598
1599 =item C<SAVEPPTR(p)>
1600
1601 These macros arrange things to restore the value of pointers C<s> and
1602 C<p>.  C<s> must be a pointer of a type which survives conversion to
1603 C<SV*> and back, C<p> should be able to survive conversion to C<char*>
1604 and back.
1605
1606 =for apidoc Amh||SAVESPTR|SV * s
1607 =for apidoc Amh||SAVEPPTR|char * p
1608
1609 =item C<SAVEFREESV(SV *sv)>
1610
1611 The refcount of C<sv> will be decremented at the end of
1612 I<pseudo-block>.  This is similar to C<sv_2mortal> in that it is also a
1613 mechanism for doing a delayed C<SvREFCNT_dec>.  However, while C<sv_2mortal>
1614 extends the lifetime of C<sv> until the beginning of the next statement,
1615 C<SAVEFREESV> extends it until the end of the enclosing scope.  These
1616 lifetimes can be wildly different.
1617
1618 Also compare C<SAVEMORTALIZESV>.
1619
1620 =for apidoc Amh||SAVEFREESV|SV* sv
1621
1622 =item C<SAVEMORTALIZESV(SV *sv)>
1623
1624 Just like C<SAVEFREESV>, but mortalizes C<sv> at the end of the current
1625 scope instead of decrementing its reference count.  This usually has the
1626 effect of keeping C<sv> alive until the statement that called the currently
1627 live scope has finished executing.
1628
1629 =for apidoc Amh||SAVEMORTALIZESV|SV* sv
1630
1631 =item C<SAVEFREEOP(OP *op)>
1632
1633 The C<OP *> is op_free()ed at the end of I<pseudo-block>.
1634
1635 =for apidoc Amh||SAVEFREEOP|OP *op
1636
1637 =item C<SAVEFREEPV(p)>
1638
1639 The chunk of memory which is pointed to by C<p> is Safefree()ed at the
1640 end of I<pseudo-block>.
1641
1642 =for apidoc Amh||SAVEFREEPV|void * p
1643
1644 =item C<SAVECLEARSV(SV *sv)>
1645
1646 Clears a slot in the current scratchpad which corresponds to C<sv> at
1647 the end of I<pseudo-block>.
1648
1649 =item C<SAVEDELETE(HV *hv, char *key, I32 length)>
1650
1651 The key C<key> of C<hv> is deleted at the end of I<pseudo-block>.  The
1652 string pointed to by C<key> is Safefree()ed.  If one has a I<key> in
1653 short-lived storage, the corresponding string may be reallocated like
1654 this:
1655
1656   SAVEDELETE(PL_defstash, savepv(tmpbuf), strlen(tmpbuf));
1657
1658 =for apidoc Amh||SAVEDELETE|HV * hv|char * key|I32 length
1659
1660 =item C<SAVEDESTRUCTOR(DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f, void *p)>
1661
1662 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1663 only argument C<p>.
1664
1665 =for apidoc Amh||SAVEDESTRUCTOR|DESTRUCTORFUNC_NOCONTEXT_t f|void *p
1666
1667 =item C<SAVEDESTRUCTOR_X(DESTRUCTORFUNC_t f, void *p)>
1668
1669 At the end of I<pseudo-block> the function C<f> is called with the
1670 implicit context argument (if any), and C<p>.
1671
1672 for foo AMh||SAVEDESTRUCTOR_X|DESTRUCTORFUNC_t f|void *p
1673
1674 =item C<SAVESTACK_POS()>
1675
1676 The current offset on the Perl internal stack (cf. C<SP>) is restored
1677 at the end of I<pseudo-block>.
1678
1679 =for apidoc Amh||SAVESTACK_POS
1680
1681 =back
1682
1683 The following API list contains functions, thus one needs to
1684 provide pointers to the modifiable data explicitly (either C pointers,
1685 or Perlish C<GV *>s).  Where the above macros take C<int>, a similar
1686 function takes C<int *>.
1687
1688 Other macros above have functions implementing them, but its probably
1689 best to just use the macro, and not those or the ones below.
1690
1691 =over 4
1692
1693 =item C<SV* save_scalar(GV *gv)>
1694
1695 =for apidoc save_scalar
1696
1697 Equivalent to Perl code C<local $gv>.
1698
1699 =item C<AV* save_ary(GV *gv)>
1700
1701 =for apidoc save_ary
1702
1703 =item C<HV* save_hash(GV *gv)>
1704
1705 =for apidoc save_hash
1706
1707 Similar to C<save_scalar>, but localize C<@gv> and C<%gv>.
1708
1709 =item C<void save_item(SV *item)>
1710
1711 =for apidoc save_item
1712
1713 Duplicates the current value of C<SV>. On the exit from the current
1714 C<ENTER>/C<LEAVE> I<pseudo-block> the value of C<SV> will be restored
1715 using the stored value.  It doesn't handle magic.  Use C<save_scalar> if
1716 magic is affected.
1717
1718 =item C<void save_list(SV **sarg, I32 maxsarg)>
1719
1720 =for apidoc save_list
1721
1722 A variant of C<save_item> which takes multiple arguments via an array
1723 C<sarg> of C<SV*> of length C<maxsarg>.
1724
1725 =item C<SV* save_svref(SV **sptr)>
1726
1727 =for apidoc save_svref
1728
1729 Similar to C<save_scalar>, but will reinstate an C<SV *>.
1730
1731 =item C<void save_aptr(AV **aptr)>
1732
1733 =item C<void save_hptr(HV **hptr)>
1734
1735 =for apidoc save_aptr
1736 =for apidoc save_hptr
1737
1738 Similar to C<save_svref>, but localize C<AV *> and C<HV *>.
1739
1740 =back
1741
1742 The C<Alias> module implements localization of the basic types within the
1743 I<caller's scope>.  People who are interested in how to localize things in
1744 the containing scope should take a look there too.
1745
1746 =head1 Subroutines
1747
1748 =head2 XSUBs and the Argument Stack
1749
1750 The XSUB mechanism is a simple way for Perl programs to access C subroutines.
1751 An XSUB routine will have a stack that contains the arguments from the Perl
1752 program, and a way to map from the Perl data structures to a C equivalent.
1753
1754 The stack arguments are accessible through the C<ST(n)> macro, which returns
1755 the C<n>'th stack argument.  Argument 0 is the first argument passed in the
1756 Perl subroutine call.  These arguments are C<SV*>, and can be used anywhere
1757 an C<SV*> is used.
1758
1759 Most of the time, output from the C routine can be handled through use of
1760 the RETVAL and OUTPUT directives.  However, there are some cases where the
1761 argument stack is not already long enough to handle all the return values.
1762 An example is the POSIX tzname() call, which takes no arguments, but returns
1763 two, the local time zone's standard and summer time abbreviations.
1764
1765 To handle this situation, the PPCODE directive is used and the stack is
1766 extended using the macro:
1767
1768     EXTEND(SP, num);
1769
1770 where C<SP> is the macro that represents the local copy of the stack pointer,
1771 and C<num> is the number of elements the stack should be extended by.
1772
1773 Now that there is room on the stack, values can be pushed on it using C<PUSHs>
1774 macro.  The pushed values will often need to be "mortal" (See
1775 L</Reference Counts and Mortality>):
1776
1777     PUSHs(sv_2mortal(newSViv(an_integer)))
1778     PUSHs(sv_2mortal(newSVuv(an_unsigned_integer)))
1779     PUSHs(sv_2mortal(newSVnv(a_double)))
1780     PUSHs(sv_2mortal(newSVpv("Some String",0)))
1781     /* Although the last example is better written as the more
1782      * efficient: */
1783     PUSHs(newSVpvs_flags("Some String", SVs_TEMP))
1784
1785 And now the Perl program calling C<tzname>, the two values will be assigned
1786 as in:
1787
1788     ($standard_abbrev, $summer_abbrev) = POSIX::tzname;
1789
1790 An alternate (and possibly simpler) method to pushing values on the stack is
1791 to use the macro:
1792
1793     XPUSHs(SV*)
1794
1795 This macro automatically adjusts the stack for you, if needed.  Thus, you
1796 do not need to call C<EXTEND> to extend the stack.
1797
1798 Despite their suggestions in earlier versions of this document the macros
1799 C<(X)PUSH[iunp]> are I<not> suited to XSUBs which return multiple results.
1800 For that, either stick to the C<(X)PUSHs> macros shown above, or use the new
1801 C<m(X)PUSH[iunp]> macros instead; see L</Putting a C value on Perl stack>.
1802
1803 For more information, consult L<perlxs> and L<perlxstut>.
1804
1805 =head2 Autoloading with XSUBs
1806
1807 If an AUTOLOAD routine is an XSUB, as with Perl subroutines, Perl puts the
1808 fully-qualified name of the autoloaded subroutine in the $AUTOLOAD variable
1809 of the XSUB's package.
1810
1811 But it also puts the same information in certain fields of the XSUB itself:
1812
1813     HV *stash           = CvSTASH(cv);
1814     const char *subname = SvPVX(cv);
1815     STRLEN name_length  = SvCUR(cv); /* in bytes */
1816     U32 is_utf8         = SvUTF8(cv);
1817
1818 C<SvPVX(cv)> contains just the sub name itself, not including the package.
1819 For an AUTOLOAD routine in UNIVERSAL or one of its superclasses,
1820 C<CvSTASH(cv)> returns NULL during a method call on a nonexistent package.
1821
1822 B<Note>: Setting $AUTOLOAD stopped working in 5.6.1, which did not support
1823 XS AUTOLOAD subs at all.  Perl 5.8.0 introduced the use of fields in the
1824 XSUB itself.  Perl 5.16.0 restored the setting of $AUTOLOAD.  If you need
1825 to support 5.8-5.14, use the XSUB's fields.
1826
1827 =head2 Calling Perl Routines from within C Programs
1828
1829 There are four routines that can be used to call a Perl subroutine from
1830 within a C program.  These four are:
1831
1832     I32  call_sv(SV*, I32);
1833     I32  call_pv(const char*, I32);
1834     I32  call_method(const char*, I32);
1835     I32  call_argv(const char*, I32, char**);
1836
1837 The routine most often used is C<call_sv>.  The C<SV*> argument
1838 contains either the name of the Perl subroutine to be called, or a
1839 reference to the subroutine.  The second argument consists of flags
1840 that control the context in which the subroutine is called, whether
1841 or not the subroutine is being passed arguments, how errors should be
1842 trapped, and how to treat return values.
1843
1844 All four routines return the number of arguments that the subroutine returned
1845 on the Perl stack.
1846
1847 These routines used to be called C<perl_call_sv>, etc., before Perl v5.6.0,
1848 but those names are now deprecated; macros of the same name are provided for
1849 compatibility.
1850
1851 When using any of these routines (except C<call_argv>), the programmer
1852 must manipulate the Perl stack.  These include the following macros and
1853 functions:
1854
1855     dSP
1856     SP
1857     PUSHMARK()
1858     PUTBACK
1859     SPAGAIN
1860     ENTER
1861     SAVETMPS
1862     FREETMPS
1863     LEAVE
1864     XPUSH*()
1865     POP*()
1866
1867 For a detailed description of calling conventions from C to Perl,
1868 consult L<perlcall>.
1869
1870 =head2 Putting a C value on Perl stack
1871
1872 A lot of opcodes (this is an elementary operation in the internal perl
1873 stack machine) put an SV* on the stack.  However, as an optimization
1874 the corresponding SV is (usually) not recreated each time.  The opcodes
1875 reuse specially assigned SVs (I<target>s) which are (as a corollary)
1876 not constantly freed/created.
1877
1878 Each of the targets is created only once (but see
1879 L</Scratchpads and recursion> below), and when an opcode needs to put
1880 an integer, a double, or a string on stack, it just sets the
1881 corresponding parts of its I<target> and puts the I<target> on stack.
1882
1883 The macro to put this target on stack is C<PUSHTARG>, and it is
1884 directly used in some opcodes, as well as indirectly in zillions of
1885 others, which use it via C<(X)PUSH[iunp]>.
1886
1887 Because the target is reused, you must be careful when pushing multiple
1888 values on the stack.  The following code will not do what you think:
1889
1890     XPUSHi(10);
1891     XPUSHi(20);
1892
1893 This translates as "set C<TARG> to 10, push a pointer to C<TARG> onto
1894 the stack; set C<TARG> to 20, push a pointer to C<TARG> onto the stack".
1895 At the end of the operation, the stack does not contain the values 10
1896 and 20, but actually contains two pointers to C<TARG>, which we have set
1897 to 20.
1898
1899 If you need to push multiple different values then you should either use
1900 the C<(X)PUSHs> macros, or else use the new C<m(X)PUSH[iunp]> macros,
1901 none of which make use of C<TARG>.  The C<(X)PUSHs> macros simply push an
1902 SV* on the stack, which, as noted under L</XSUBs and the Argument Stack>,
1903 will often need to be "mortal".  The new C<m(X)PUSH[iunp]> macros make
1904 this a little easier to achieve by creating a new mortal for you (via
1905 C<(X)PUSHmortal>), pushing that onto the stack (extending it if necessary
1906 in the case of the C<mXPUSH[iunp]> macros), and then setting its value.
1907 Thus, instead of writing this to "fix" the example above:
1908
1909     XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(10)))
1910     XPUSHs(sv_2mortal(newSViv(20)))
1911
1912 you can simply write:
1913
1914     mXPUSHi(10)
1915     mXPUSHi(20)
1916
1917 On a related note, if you do use C<(X)PUSH[iunp]>, then you're going to
1918 need a C<dTARG> in your variable declarations so that the C<*PUSH*>
1919 macros can make use of the local variable C<TARG>.  See also C<dTARGET>
1920 and C<dXSTARG>.
1921
1922 =head2 Scratchpads
1923
1924 The question remains on when the SVs which are I<target>s for opcodes
1925 are created.  The answer is that they are created when the current
1926 unit--a subroutine or a file (for opcodes for statements outside of
1927 subroutines)--is compiled.  During this time a special anonymous Perl
1928 array is created, which is called a scratchpad for the current unit.
1929
1930 A scratchpad keeps SVs which are lexicals for the current unit and are
1931 targets for opcodes.  A previous version of this document
1932 stated that one can deduce that an SV lives on a scratchpad
1933 by looking on its flags: lexicals have C<SVs_PADMY> set, and
1934 I<target>s have C<SVs_PADTMP> set.  But this has never been fully true.
1935 C<SVs_PADMY> could be set on a variable that no longer resides in any pad.
1936 While I<target>s do have C<SVs_PADTMP> set, it can also be set on variables
1937 that have never resided in a pad, but nonetheless act like I<target>s.  As
1938 of perl 5.21.5, the C<SVs_PADMY> flag is no longer used and is defined as
1939 0.  C<SvPADMY()> now returns true for anything without C<SVs_PADTMP>.
1940
1941 The correspondence between OPs and I<target>s is not 1-to-1.  Different
1942 OPs in the compile tree of the unit can use the same target, if this
1943 would not conflict with the expected life of the temporary.
1944
1945 =head2 Scratchpads and recursion
1946
1947 In fact it is not 100% true that a compiled unit contains a pointer to
1948 the scratchpad AV.  In fact it contains a pointer to an AV of
1949 (initially) one element, and this element is the scratchpad AV.  Why do
1950 we need an extra level of indirection?
1951
1952 The answer is B<recursion>, and maybe B<threads>.  Both
1953 these can create several execution pointers going into the same
1954 subroutine.  For the subroutine-child not write over the temporaries
1955 for the subroutine-parent (lifespan of which covers the call to the
1956 child), the parent and the child should have different
1957 scratchpads.  (I<And> the lexicals should be separate anyway!)
1958
1959 So each subroutine is born with an array of scratchpads (of length 1).
1960 On each entry to the subroutine it is checked that the current
1961 depth of the recursion is not more than the length of this array, and
1962 if it is, new scratchpad is created and pushed into the array.
1963
1964 The I<target>s on this scratchpad are C<undef>s, but they are already
1965 marked with correct flags.
1966
1967 =head1 Memory Allocation
1968
1969 =head2 Allocation
1970
1971 All memory meant to be used with the Perl API functions should be manipulated
1972 using the macros described in this section.  The macros provide the necessary
1973 transparency between differences in the actual malloc implementation that is
1974 used within perl.
1975
1976 The following three macros are used to initially allocate memory :
1977
1978     Newx(pointer, number, type);
1979     Newxc(pointer, number, type, cast);
1980     Newxz(pointer, number, type);
1981
1982 The first argument C<pointer> should be the name of a variable that will
1983 point to the newly allocated memory.
1984
1985 The second and third arguments C<number> and C<type> specify how many of
1986 the specified type of data structure should be allocated.  The argument
1987 C<type> is passed to C<sizeof>.  The final argument to C<Newxc>, C<cast>,
1988 should be used if the C<pointer> argument is different from the C<type>
1989 argument.
1990
1991 Unlike the C<Newx> and C<Newxc> macros, the C<Newxz> macro calls C<memzero>
1992 to zero out all the newly allocated memory.
1993
1994 =head2 Reallocation
1995
1996     Renew(pointer, number, type);
1997     Renewc(pointer, number, type, cast);
1998     Safefree(pointer)
1999
2000 These three macros are used to change a memory buffer size or to free a
2001 piece of memory no longer needed.  The arguments to C<Renew> and C<Renewc>
2002 match those of C<New> and C<Newc> with the exception of not needing the
2003 "magic cookie" argument.
2004
2005 =head2 Moving
2006
2007     Move(source, dest, number, type);
2008     Copy(source, dest, number, type);
2009     Zero(dest, number, type);
2010
2011 These three macros are used to move, copy, or zero out previously allocated
2012 memory.  The C<source> and C<dest> arguments point to the source and
2013 destination starting points.  Perl will move, copy, or zero out C<number>
2014 instances of the size of the C<type> data structure (using the C<sizeof>
2015 function).
2016
2017 =head1 PerlIO
2018
2019 The most recent development releases of Perl have been experimenting with
2020 removing Perl's dependency on the "normal" standard I/O suite and allowing
2021 other stdio implementations to be used.  This involves creating a new
2022 abstraction layer that then calls whichever implementation of stdio Perl
2023 was compiled with.  All XSUBs should now use the functions in the PerlIO
2024 abstraction layer and not make any assumptions about what kind of stdio
2025 is being used.
2026
2027 For a complete description of the PerlIO abstraction, consult L<perlapio>.
2028
2029 =head1 Compiled code
2030
2031 =head2 Code tree
2032
2033 Here we describe the internal form your code is converted to by
2034 Perl.  Start with a simple example:
2035
2036   $a = $b + $c;
2037
2038 This is converted to a tree similar to this one:
2039
2040              assign-to
2041            /           \
2042           +             $a
2043         /   \
2044       $b     $c
2045
2046 (but slightly more complicated).  This tree reflects the way Perl
2047 parsed your code, but has nothing to do with the execution order.
2048 There is an additional "thread" going through the nodes of the tree
2049 which shows the order of execution of the nodes.  In our simplified
2050 example above it looks like:
2051
2052      $b ---> $c ---> + ---> $a ---> assign-to
2053
2054 But with the actual compile tree for C<$a = $b + $c> it is different:
2055 some nodes I<optimized away>.  As a corollary, though the actual tree
2056 contains more nodes than our simplified example, the execution order
2057 is the same as in our example.
2058
2059 =head2 Examining the tree
2060
2061 If you have your perl compiled for debugging (usually done with
2062 C<-DDEBUGGING> on the C<Configure> command line), you may examine the
2063 compiled tree by specifying C<-Dx> on the Perl command line.  The
2064 output takes several lines per node, and for C<$b+$c> it looks like
2065 this:
2066
2067     5           TYPE = add  ===> 6
2068                 TARG = 1
2069                 FLAGS = (SCALAR,KIDS)
2070                 {
2071                     TYPE = null  ===> (4)
2072                       (was rv2sv)
2073                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
2074                     {
2075     3                   TYPE = gvsv  ===> 4
2076                         FLAGS = (SCALAR)
2077                         GV = main::b
2078                     }
2079                 }
2080                 {
2081                     TYPE = null  ===> (5)
2082                       (was rv2sv)
2083                     FLAGS = (SCALAR,KIDS)
2084                     {
2085     4                   TYPE = gvsv  ===> 5
2086                         FLAGS = (SCALAR)
2087                         GV = main::c
2088                     }
2089                 }
2090
2091 This tree has 5 nodes (one per C<TYPE> specifier), only 3 of them are
2092 not optimized away (one per number in the left column).  The immediate
2093 children of the given node correspond to C<{}> pairs on the same level
2094 of indentation, thus this listing corresponds to the tree:
2095
2096                    add
2097                  /     \
2098                null    null
2099                 |       |
2100                gvsv    gvsv
2101
2102 The execution order is indicated by C<===E<gt>> marks, thus it is C<3
2103 4 5 6> (node C<6> is not included into above listing), i.e.,
2104 C<gvsv gvsv add whatever>.
2105
2106 Each of these nodes represents an op, a fundamental operation inside the
2107 Perl core.  The code which implements each operation can be found in the
2108 F<pp*.c> files; the function which implements the op with type C<gvsv>
2109 is C<pp_gvsv>, and so on.  As the tree above shows, different ops have
2110 different numbers of children: C<add> is a binary operator, as one would
2111 expect, and so has two children.  To accommodate the various different
2112 numbers of children, there are various types of op data structure, and
2113 they link together in different ways.
2114
2115 The simplest type of op structure is C<OP>: this has no children.  Unary
2116 operators, C<UNOP>s, have one child, and this is pointed to by the
2117 C<op_first> field.  Binary operators (C<BINOP>s) have not only an
2118 C<op_first> field but also an C<op_last> field.  The most complex type of
2119 op is a C<LISTOP>, which has any number of children.  In this case, the
2120 first child is pointed to by C<op_first> and the last child by
2121 C<op_last>.  The children in between can be found by iteratively
2122 following the C<OpSIBLING> pointer from the first child to the last (but
2123 see below).
2124
2125 There are also some other op types: a C<PMOP> holds a regular expression,
2126 and has no children, and a C<LOOP> may or may not have children.  If the
2127 C<op_children> field is non-zero, it behaves like a C<LISTOP>.  To
2128 complicate matters, if a C<UNOP> is actually a C<null> op after
2129 optimization (see L</Compile pass 2: context propagation>) it will still
2130 have children in accordance with its former type.
2131
2132 Finally, there is a C<LOGOP>, or logic op. Like a C<LISTOP>, this has one
2133 or more children, but it doesn't have an C<op_last> field: so you have to
2134 follow C<op_first> and then the C<OpSIBLING> chain itself to find the
2135 last child. Instead it has an C<op_other> field, which is comparable to
2136 the C<op_next> field described below, and represents an alternate
2137 execution path. Operators like C<and>, C<or> and C<?> are C<LOGOP>s. Note
2138 that in general, C<op_other> may not point to any of the direct children
2139 of the C<LOGOP>.
2140
2141 Starting in version 5.21.2, perls built with the experimental
2142 define C<-DPERL_OP_PARENT> add an extra boolean flag for each op,
2143 C<op_moresib>.  When not set, this indicates that this is the last op in an
2144 C<OpSIBLING> chain. This frees up the C<op_sibling> field on the last
2145 sibling to point back to the parent op. Under this build, that field is
2146 also renamed C<op_sibparent> to reflect its joint role. The macro
2147 C<OpSIBLING(o)> wraps this special behaviour, and always returns NULL on
2148 the last sibling.  With this build the C<op_parent(o)> function can be
2149 used to find the parent of any op. Thus for forward compatibility, you
2150 should always use the C<OpSIBLING(o)> macro rather than accessing
2151 C<op_sibling> directly.
2152
2153 Another way to examine the tree is to use a compiler back-end module, such
2154 as L<B::Concise>.
2155
2156 =head2 Compile pass 1: check routines
2157
2158 The tree is created by the compiler while I<yacc> code feeds it
2159 the constructions it recognizes.  Since I<yacc> works bottom-up, so does
2160 the first pass of perl compilation.
2161
2162 What makes this pass interesting for perl developers is that some
2163 optimization may be performed on this pass.  This is optimization by
2164 so-called "check routines".  The correspondence between node names
2165 and corresponding check routines is described in F<opcode.pl> (do not
2166 forget to run C<make regen_headers> if you modify this file).
2167
2168 A check routine is called when the node is fully constructed except
2169 for the execution-order thread.  Since at this time there are no
2170 back-links to the currently constructed node, one can do most any
2171 operation to the top-level node, including freeing it and/or creating
2172 new nodes above/below it.
2173
2174 The check routine returns the node which should be inserted into the
2175 tree (if the top-level node was not modified, check routine returns
2176 its argument).
2177
2178 By convention, check routines have names C<ck_*>.  They are usually
2179 called from C<new*OP> subroutines (or C<convert>) (which in turn are
2180 called from F<perly.y>).
2181
2182 =head2 Compile pass 1a: constant folding
2183
2184 Immediately after the check routine is called the returned node is
2185 checked for being compile-time executable.  If it is (the value is
2186 judged to be constant) it is immediately executed, and a I<constant>
2187 node with the "return value" of the corresponding subtree is
2188 substituted instead.  The subtree is deleted.
2189
2190 If constant folding was not performed, the execution-order thread is
2191 created.
2192
2193 =head2 Compile pass 2: context propagation
2194
2195 When a context for a part of compile tree is known, it is propagated
2196 down through the tree.  At this time the context can have 5 values
2197 (instead of 2 for runtime context): void, boolean, scalar, list, and
2198 lvalue.  In contrast with the pass 1 this pass is processed from top
2199 to bottom: a node's context determines the context for its children.
2200
2201 Additional context-dependent optimizations are performed at this time.
2202 Since at this moment the compile tree contains back-references (via
2203 "thread" pointers), nodes cannot be free()d now.  To allow
2204 optimized-away nodes at this stage, such nodes are null()ified instead
2205 of free()ing (i.e. their type is changed to OP_NULL).
2206
2207 =head2 Compile pass 3: peephole optimization
2208
2209 After the compile tree for a subroutine (or for an C<eval> or a file)
2210 is created, an additional pass over the code is performed.  This pass
2211 is neither top-down or bottom-up, but in the execution order (with
2212 additional complications for conditionals).  Optimizations performed
2213 at this stage are subject to the same restrictions as in the pass 2.
2214
2215 Peephole optimizations are done by calling the function pointed to
2216 by the global variable C<PL_peepp>.  By default, C<PL_peepp> just
2217 calls the function pointed to by the global variable C<PL_rpeepp>.
2218 By default, that performs some basic op fixups and optimisations along
2219 the execution-order op chain, and recursively calls C<PL_rpeepp> for
2220 each side chain of ops (resulting from conditionals).  Extensions may
2221 provide additional optimisations or fixups, hooking into either the
2222 per-subroutine or recursive stage, like this:
2223
2224     static peep_t prev_peepp;
2225     static void my_peep(pTHX_ OP *o)
2226     {
2227         /* custom per-subroutine optimisation goes here */
2228         prev_peepp(aTHX_ o);
2229         /* custom per-subroutine optimisation may also go here */
2230     }
2231     BOOT:
2232         prev_peepp = PL_peepp;
2233         PL_peepp = my_peep;
2234
2235     static peep_t prev_rpeepp;
2236     static void my_rpeep(pTHX_ OP *first)
2237     {
2238         OP *o = first, *t = first;
2239         for(; o = o->op_next, t = t->op_next) {
2240             /* custom per-op optimisation goes here */
2241             o = o->op_next;
2242             if (!o || o == t) break;
2243             /* custom per-op optimisation goes AND here */
2244         }
2245         prev_rpeepp(aTHX_ orig_o);
2246     }
2247     BOOT:
2248         prev_rpeepp = PL_rpeepp;
2249         PL_rpeepp = my_rpeep;
2250
2251 =head2 Pluggable runops
2252
2253 The compile tree is executed in a runops function.  There are two runops
2254 functions, in F<run.c> and in F<dump.c>.  C<Perl_runops_debug> is used
2255 with DEBUGGING and C<Perl_runops_standard> is used otherwise.  For fine
2256 control over the execution of the compile tree it is possible to provide
2257 your own runops function.
2258
2259 It's probably best to copy one of the existing runops functions and
2260 change it to suit your needs.  Then, in the BOOT section of your XS
2261 file, add the line:
2262
2263   PL_runops = my_runops;
2264
2265 This function should be as efficient as possible to keep your programs
2266 running as fast as possible.
2267
2268 =head2 Compile-time scope hooks
2269
2270 As of perl 5.14 it is possible to hook into the compile-time lexical
2271 scope mechanism using C<Perl_blockhook_register>.  This is used like
2272 this:
2273
2274     STATIC void my_start_hook(pTHX_ int full);
2275     STATIC BHK my_hooks;
2276
2277     BOOT:
2278         BhkENTRY_set(&my_hooks, bhk_start, my_start_hook);
2279         Perl_blockhook_register(aTHX_ &my_hooks);
2280
2281 This will arrange to have C<my_start_hook> called at the start of
2282 compiling every lexical scope.  The available hooks are:
2283
2284 =over 4
2285
2286 =item C<void bhk_start(pTHX_ int full)>
2287
2288 This is called just after starting a new lexical scope.  Note that Perl
2289 code like
2290
2291     if ($x) { ... }
2292
2293 creates two scopes: the first starts at the C<(> and has C<full == 1>,
2294 the second starts at the C<{> and has C<full == 0>.  Both end at the
2295 C<}>, so calls to C<start> and C<pre>/C<post_end> will match.  Anything
2296 pushed onto the save stack by this hook will be popped just before the
2297 scope ends (between the C<pre_> and C<post_end> hooks, in fact).
2298
2299 =item C<void bhk_pre_end(pTHX_ OP **o)>
2300
2301 This is called at the end of a lexical scope, just before unwinding the
2302 stack.  I<o> is the root of the optree representing the scope; it is a
2303 double pointer so you can replace the OP if you need to.
2304
2305 =item C<void bhk_post_end(pTHX_ OP **o)>
2306
2307 This is called at the end of a lexical scope, just after unwinding the
2308 stack.  I<o> is as above.  Note that it is possible for calls to C<pre_>
2309 and C<post_end> to nest, if there is something on the save stack that
2310 calls string eval.
2311
2312 =item C<void bhk_eval(pTHX_ OP *const o)>
2313
2314 This is called just before starting to compile an C<eval STRING>, C<do
2315 FILE>, C<require> or C<use>, after the eval has been set up.  I<o> is the
2316 OP that requested the eval, and will normally be an C<OP_ENTEREVAL>,
2317 C<OP_DOFILE> or C<OP_REQUIRE>.
2318
2319 =back
2320
2321 Once you have your hook functions, you need a C<BHK> structure to put
2322 them in.  It's best to allocate it statically, since there is no way to
2323 free it once it's registered.  The function pointers should be inserted
2324 into this structure using the C<BhkENTRY_set> macro, which will also set
2325 flags indicating which entries are valid.  If you do need to allocate
2326 your C<BHK> dynamically for some reason, be sure to zero it before you
2327 start.
2328
2329 Once registered, there is no mechanism to switch these hooks off, so if
2330 that is necessary you will need to do this yourself.  An entry in C<%^H>
2331 is probably the best way, so the effect is lexically scoped; however it
2332 is also possible to use the C<BhkDISABLE> and C<BhkENABLE> macros to
2333 temporarily switch entries on and off.  You should also be aware that
2334 generally speaking at least one scope will have opened before your
2335 extension is loaded, so you will see some C<pre>/C<post_end> pairs that
2336 didn't have a matching C<start>.
2337
2338 =head1 Examining internal data structures with the C<dump> functions
2339
2340 To aid debugging, the source file F<dump.c> contains a number of
2341 functions which produce formatted output of internal data structures.
2342
2343 The most commonly used of these functions is C<Perl_sv_dump>; it's used
2344 for dumping SVs, AVs, HVs, and CVs.  The C<Devel::Peek> module calls
2345 C<sv_dump> to produce debugging output from Perl-space, so users of that
2346 module should already be familiar with its format.
2347
2348 C<Perl_op_dump> can be used to dump an C<OP> structure or any of its
2349 derivatives, and produces output similar to C<perl -Dx>; in fact,
2350 C<Perl_dump_eval> will dump the main root of the code being evaluated,
2351 exactly like C<-Dx>.
2352
2353 Other useful functions are C<Perl_dump_sub>, which turns a C<GV> into an
2354 op tree, C<Perl_dump_packsubs> which calls C<Perl_dump_sub> on all the
2355 subroutines in a package like so: (Thankfully, these are all xsubs, so
2356 there is no op tree)
2357
2358     (gdb) print Perl_dump_packsubs(PL_defstash)
2359
2360     SUB attributes::bootstrap = (xsub 0x811fedc 0)
2361
2362     SUB UNIVERSAL::can = (xsub 0x811f50c 0)
2363
2364     SUB UNIVERSAL::isa = (xsub 0x811f304 0)
2365
2366     SUB UNIVERSAL::VERSION = (xsub 0x811f7ac 0)
2367
2368     SUB DynaLoader::boot_DynaLoader = (xsub 0x805b188 0)
2369
2370 and C<Perl_dump_all>, which dumps all the subroutines in the stash and
2371 the op tree of the main root.
2372
2373 =head1 How multiple interpreters and concurrency are supported
2374
2375 =head2 Background and PERL_IMPLICIT_CONTEXT
2376
2377 The Perl interpreter can be regarded as a closed box: it has an API
2378 for feeding it code or otherwise making it do things, but it also has
2379 functions for its own use.  This smells a lot like an object, and
2380 there is a way for you to build Perl so that you can have multiple
2381 interpreters, with one interpreter represented either as a C structure,
2382 or inside a thread-specific structure.  These structures contain all
2383 the context, the state of that interpreter.
2384
2385 The macro that controls the major Perl build flavor is MULTIPLICITY.  The
2386 MULTIPLICITY build has a C structure that packages all the interpreter
2387 state.  With multiplicity-enabled perls, PERL_IMPLICIT_CONTEXT is also
2388 normally defined, and enables the support for passing in a "hidden" first
2389 argument that represents all three data structures.  MULTIPLICITY makes
2390 multi-threaded perls possible (with the ithreads threading model, related
2391 to the macro USE_ITHREADS.)
2392
2393 To see whether you have non-const data you can use a BSD (or GNU)
2394 compatible C<nm>:
2395
2396   nm libperl.a | grep -v ' [TURtr] '
2397
2398 If this displays any C<D> or C<d> symbols (or possibly C<C> or C<c>),
2399 you have non-const data.  The symbols the C<grep> removed are as follows:
2400 C<Tt> are I<text>, or code, the C<Rr> are I<read-only> (const) data,
2401 and the C<U> is <undefined>, external symbols referred to.
2402
2403 The test F<t/porting/libperl.t> does this kind of symbol sanity
2404 checking on C<libperl.a>.
2405
2406 All this obviously requires a way for the Perl internal functions to be
2407 either subroutines taking some kind of structure as the first
2408 argument, or subroutines taking nothing as the first argument.  To
2409 enable these two very different ways of building the interpreter,
2410 the Perl source (as it does in so many other situations) makes heavy
2411 use of macros and subroutine naming conventions.
2412
2413 First problem: deciding which functions will be public API functions and
2414 which will be private.  All functions whose names begin C<S_> are private
2415 (think "S" for "secret" or "static").  All other functions begin with
2416 "Perl_", but just because a function begins with "Perl_" does not mean it is
2417 part of the API.  (See L</Internal
2418 Functions>.)  The easiest way to be B<sure> a
2419 function is part of the API is to find its entry in L<perlapi>.
2420 If it exists in L<perlapi>, it's part of the API.  If it doesn't, and you
2421 think it should be (i.e., you need it for your extension), submit an issue at
2422 L<https://github.com/Perl/perl5/issues> explaining why you think it should be.
2423
2424 Second problem: there must be a syntax so that the same subroutine
2425 declarations and calls can pass a structure as their first argument,
2426 or pass nothing.  To solve this, the subroutines are named and
2427 declared in a particular way.  Here's a typical start of a static
2428 function used within the Perl guts:
2429
2430   STATIC void
2431   S_incline(pTHX_ char *s)
2432
2433 STATIC becomes "static" in C, and may be #define'd to nothing in some
2434 configurations in the future.
2435
2436 A public function (i.e. part of the internal API, but not necessarily
2437 sanctioned for use in extensions) begins like this:
2438
2439   void
2440   Perl_sv_setiv(pTHX_ SV* dsv, IV num)
2441
2442 C<pTHX_> is one of a number of macros (in F<perl.h>) that hide the
2443 details of the interpreter's context.  THX stands for "thread", "this",
2444 or "thingy", as the case may be.  (And no, George Lucas is not involved. :-)
2445 The first character could be 'p' for a B<p>rototype, 'a' for B<a>rgument,
2446 or 'd' for B<d>eclaration, so we have C<pTHX>, C<aTHX> and C<dTHX>, and
2447 their variants.
2448
2449 =for apidoc_section Concurrency
2450 =for apidoc Amnh||aTHX
2451 =for apidoc Amnh||aTHX_
2452 =for apidoc Amnh||dTHX
2453 =for apidoc Amnh||pTHX
2454 =for apidoc Amnh||pTHX_
2455
2456 When Perl is built without options that set PERL_IMPLICIT_CONTEXT, there is no
2457 first argument containing the interpreter's context.  The trailing underscore
2458 in the pTHX_ macro indicates that the macro expansion needs a comma
2459 after the context argument because other arguments follow it.  If
2460 PERL_IMPLICIT_CONTEXT is not defined, pTHX_ will be ignored, and the
2461 subroutine is not prototyped to take the extra argument.  The form of the
2462 macro without the trailing underscore is used when there are no additional
2463 explicit arguments.
2464
2465 When a core function calls another, it must pass the context.  This
2466 is normally hidden via macros.  Consider C<sv_setiv>.  It expands into
2467 something like this:
2468
2469     #ifdef PERL_IMPLICIT_CONTEXT
2470       #define sv_setiv(a,b)      Perl_sv_setiv(aTHX_ a, b)
2471       /* can't do this for vararg functions, see below */
2472     #else
2473       #define sv_setiv           Perl_sv_setiv
2474     #endif
2475
2476 This works well, and means that XS authors can gleefully write:
2477
2478     sv_setiv(foo, bar);
2479
2480 and still have it work under all the modes Perl could have been
2481 compiled with.
2482
2483 This doesn't work so cleanly for varargs functions, though, as macros
2484 imply that the number of arguments is known in advance.  Instead we
2485 either need to spell them out fully, passing C<aTHX_> as the first
2486 argument (the Perl core tends to do this with functions like
2487 Perl_warner), or use a context-free version.
2488
2489 The context-free version of Perl_warner is called
2490 Perl_warner_nocontext, and does not take the extra argument.  Instead
2491 it does C<dTHX;> to get the context from thread-local storage.  We
2492 C<#define warner Perl_warner_nocontext> so that extensions get source
2493 compatibility at the expense of performance.  (Passing an arg is
2494 cheaper than grabbing it from thread-local storage.)
2495
2496 You can ignore [pad]THXx when browsing the Perl headers/sources.
2497 Those are strictly for use within the core.  Extensions and embedders
2498 need only be aware of [pad]THX.
2499
2500 =head2 So what happened to dTHR?
2501
2502 =for apidoc Amnh||dTHR
2503
2504 C<dTHR> was introduced in perl 5.005 to support the older thread model.
2505 The older thread model now uses the C<THX> mechanism to pass context
2506 pointers around, so C<dTHR> is not useful any more.  Perl 5.6.0 and
2507 later still have it for backward source compatibility, but it is defined
2508 to be a no-op.
2509
2510 =head2 How do I use all this in extensions?
2511
2512 When Perl is built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT, extensions that call
2513 any functions in the Perl API will need to pass the initial context
2514 argument somehow.  The kicker is that you will need to write it in
2515 such a way that the extension still compiles when Perl hasn't been
2516 built with PERL_IMPLICIT_CONTEXT enabled.
2517
2518 There are three ways to do this.  First, the easy but inefficient way,
2519 which is also the default, in order to maintain source compatibility
2520 with extensions: whenever F<XSUB.h> is #included, it redefines the aTHX
2521 and aTHX_ macros to call a function that will return the context.
2522 Thus, something like:
2523
2524         sv_setiv(sv, num);
2525
2526 in your extension will translate to this when PERL_IMPLICIT_CONTEXT is
2527 in effect:
2528
2529         Perl_sv_setiv(Perl_get_context(), sv, num);
2530
2531 or to this otherwise:
2532
2533         Perl_sv_setiv(sv, num);
2534
2535 You don't have to do anything new in your extension to get this; since
2536 the Perl library provides Perl_get_context(), it will all just
2537 work.
2538
2539 The second, more efficient way is to use the following template for
2540 your Foo.xs:
2541
2542         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
2543         #include "EXTERN.h"
2544         #include "perl.h"
2545         #include "XSUB.h"
2546
2547         STATIC void my_private_function(int arg1, int arg2);
2548
2549         STATIC void
2550         my_private_function(int arg1, int arg2)
2551         {
2552             dTHX;       /* fetch context */
2553             ... call many Perl API functions ...
2554         }
2555
2556         [... etc ...]
2557
2558         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
2559
2560         /* typical XSUB */
2561
2562         void
2563         my_xsub(arg)
2564                 int arg
2565             CODE:
2566                 my_private_function(arg, 10);
2567
2568 Note that the only two changes from the normal way of writing an
2569 extension is the addition of a C<#define PERL_NO_GET_CONTEXT> before
2570 including the Perl headers, followed by a C<dTHX;> declaration at
2571 the start of every function that will call the Perl API.  (You'll
2572 know which functions need this, because the C compiler will complain
2573 that there's an undeclared identifier in those functions.)  No changes
2574 are needed for the XSUBs themselves, because the XS() macro is
2575 correctly defined to pass in the implicit context if needed.
2576
2577 The third, even more efficient way is to ape how it is done within
2578 the Perl guts:
2579
2580
2581         #define PERL_NO_GET_CONTEXT     /* we want efficiency */
2582         #include "EXTERN.h"
2583         #include "perl.h"
2584         #include "XSUB.h"
2585
2586         /* pTHX_ only needed for functions that call Perl API */
2587         STATIC void my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2);
2588
2589         STATIC void
2590         my_private_function(pTHX_ int arg1, int arg2)
2591         {
2592             /* dTHX; not needed here, because THX is an argument */
2593             ... call Perl API functions ...
2594         }
2595
2596         [... etc ...]
2597
2598         MODULE = Foo            PACKAGE = Foo
2599
2600         /* typical XSUB */
2601
2602         void
2603         my_xsub(arg)
2604                 int arg
2605             CODE:
2606                 my_private_function(aTHX_ arg, 10);
2607
2608 This implementation never has to fetch the context using a function
2609 call, since it is always passed as an extra argument.  Depending on
2610 your needs for simplicity or efficiency, you may mix the previous
2611 two approaches freely.
2612
2613 Never add a comma after C<pTHX> yourself--always use the form of the
2614 macro with the underscore for functions that take explicit arguments,
2615 or the form without the argument for functions with no explicit arguments.
2616
2617 =head2 Should I do anything special if I call perl from multiple threads?
2618
2619 If you create interpreters in one thread and then proceed to call them in
2620 another, you need to make sure perl's own Thread Local Storage (TLS) slot is
2621 initialized correctly in each of those threads.
2622
2623 The C<perl_alloc> and C<perl_clone> API functions will automatically set
2624 the TLS slot to the interpreter they created, so that there is no need to do
2625 anything special if the interpreter is always accessed in the same thread that
2626 created it, and that thread did not create or call any other interpreters
2627 afterwards.  If that is not the case, you have to set the TLS slot of the
2628 thread before calling any functions in the Perl API on that particular
2629 interpreter.  This is done by calling the C<PERL_SET_CONTEXT> macro in that
2630 thread as the first thing you do:
2631
2632         /* do this before doing anything else with some_perl */
2633         PERL_SET_CONTEXT(some_perl);
2634
2635         ... other Perl API calls on some_perl go here ...
2636
2637 =head2 Future Plans and PERL_IMPLICIT_SYS
2638
2639 Just as PERL_IMPLICIT_CONTEXT provides a way to bundle up everything
2640 that the interpreter knows about itself and pass it around, so too are
2641 there plans to allow the interpreter to bundle up everything it knows
2642 about the environment it's running on.  This is enabled with the
2643 PERL_IMPLICIT_SYS macro.  Currently it only works with USE_ITHREADS on
2644 Windows.
2645
2646 This allows the ability to provide an extra pointer (called the "host"
2647 environment) for all the system calls.  This makes it possible for
2648 all the system stuff to maintain their own state, broken down into
2649 seven C structures.  These are thin wrappers around the usual system
2650 calls (see F<win32/perllib.c>) for the default perl executable, but for a
2651 more ambitious host (like the one that would do fork() emulation) all
2652 the extra work needed to pretend that different interpreters are
2653 actually different "processes", would be done here.
2654
2655 The Perl engine/interpreter and the host are orthogonal entities.
2656 There could be one or more interpreters in a process, and one or
2657 more "hosts", with free association between them.
2658
2659 =head1 Internal Functions
2660
2661 All of Perl's internal functions which will be exposed to the outside
2662 world are prefixed by C<Perl_> so that they will not conflict with XS
2663 functions or functions used in a program in which Perl is embedded.
2664 Similarly, all global variables begin with C<PL_>.  (By convention,
2665 static functions start with C<S_>.)
2666
2667 Inside the Perl core (C<PERL_CORE> defined), you can get at the functions
2668 either with or without the C<Perl_> prefix, thanks to a bunch of defines
2669 that live in F<embed.h>.  Note that extension code should I<not> set
2670 C<PERL_CORE>; this exposes the full perl internals, and is likely to cause
2671 breakage of the XS in each new perl release.
2672
2673 The file F<embed.h> is generated automatically from
2674 F<embed.pl> and F<embed.fnc>.  F<embed.pl> also creates the prototyping
2675 header files for the internal functions, generates the documentation
2676 and a lot of other bits and pieces.  It's important that when you add
2677 a new function to the core or change an existing one, you change the
2678 data in the table in F<embed.fnc> as well.  Here's a sample entry from
2679 that table:
2680
2681     Apd |SV**   |av_fetch   |AV* ar|I32 key|I32 lval
2682
2683 The first column is a set of flags, the second column the return type,
2684 the third column the name.  Columns after that are the arguments.
2685 The flags are documented at the top of F<embed.fnc>.
2686
2687 If you edit F<embed.pl> or F<embed.fnc>, you will need to run
2688 C<make regen_headers> to force a rebuild of F<embed.h> and other
2689 auto-generated files.
2690
2691 =head2 Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs
2692
2693 If you are printing IVs, UVs, or NVS instead of the stdio(3) style
2694 formatting codes like C<%d>, C<%ld>, C<%f>, you should use the
2695 following macros for portability
2696
2697         IVdf            IV in decimal
2698         UVuf            UV in decimal
2699         UVof            UV in octal
2700         UVxf            UV in hexadecimal
2701         NVef            NV %e-like
2702         NVff            NV %f-like
2703         NVgf            NV %g-like
2704
2705 =for apidoc_section Formats
2706 =for apidoc Amnh||IVdf
2707 =for apidoc Amnh||UVuf
2708 =for apidoc Amnh||UVof
2709 =for apidoc Amnh||UVxf
2710 =for apidoc Amnh||UVXf
2711 =for apidoc Amnh||NVef
2712 =for apidoc Amnh||NVff
2713 =for apidoc Amnh||NVgf
2714
2715 These will take care of 64-bit integers and long doubles.
2716 For example:
2717
2718         printf("IV is %" IVdf "\n", iv);
2719
2720 The C<IVdf> will expand to whatever is the correct format for the IVs.
2721 Note that the spaces are required around the format in case the code is
2722 compiled with C++, to maintain compliance with its standard.
2723
2724 Note that there are different "long doubles": Perl will use
2725 whatever the compiler has.
2726
2727 If you are printing addresses of pointers, use %p or UVxf combined
2728 with PTR2UV().
2729
2730 =head2 Formatted Printing of SVs
2731
2732 The contents of SVs may be printed using the C<SVf> format, like so:
2733
2734  Perl_croak(aTHX_ "This croaked because: %" SVf "\n", SvfARG(err_msg))
2735
2736 where C<err_msg> is an SV.
2737
2738 =for apidoc Amnh||SVf
2739 =for apidoc Amh||SVfARG|SV *sv
2740
2741 Not all scalar types are printable.  Simple values certainly are: one of
2742 IV, UV, NV, or PV.  Also, if the SV is a reference to some value,
2743 either it will be dereferenced and the value printed, or information
2744 about the type of that value and its address are displayed.  The results
2745 of printing any other type of SV are undefined and likely to lead to an
2746 interpreter crash.  NVs are printed using a C<%g>-ish format.
2747
2748 Note that the spaces are required around the C<SVf> in case the code is
2749 compiled with C++, to maintain compliance with its standard.
2750
2751 Note that any filehandle being printed to under UTF-8 must be expecting
2752 UTF-8 in order to get good results and avoid Wide-character warnings.
2753 One way to do this for typical filehandles is to invoke perl with the
2754 C<-C>> parameter.  (See L<perlrun/-C [numberE<sol>list]>.
2755
2756 You can use this to concatenate two scalars:
2757
2758  SV *var1 = get_sv("var1", GV_ADD);
2759  SV *var2 = get_sv("var2", GV_ADD);
2760  SV *var3 = newSVpvf("var1=%" SVf " and var2=%" SVf,
2761                      SVfARG(var1), SVfARG(var2));
2762
2763 =head2 Formatted Printing of Strings
2764
2765 If you just want the bytes printed in a 7bit NUL-terminated string, you can
2766 just use C<%s> (assuming they are all really only 7bit).  But if there is a
2767 possibility the value will be encoded as UTF-8 or contains bytes above
2768 C<0x7F> (and therefore 8bit), you should instead use the C<UTF8f> format.
2769 And as its parameter, use the C<UTF8fARG()> macro:
2770
2771  chr * msg;
2772
2773  /* U+2018: \xE2\x80\x98 LEFT SINGLE QUOTATION MARK
2774     U+2019: \xE2\x80\x99 RIGHT SINGLE QUOTATION MARK */
2775  if (can_utf8)
2776    msg = "\xE2\x80\x98Uses fancy quotes\xE2\x80\x99";
2777  else
2778    msg = "'Uses simple quotes'";
2779
2780  Perl_croak(aTHX_ "The message is: %" UTF8f "\n",
2781                   UTF8fARG(can_utf8, strlen(msg), msg));
2782
2783 The first parameter to C<UTF8fARG> is a boolean: 1 if the string is in
2784 UTF-8; 0 if string is in native byte encoding (Latin1).
2785 The second parameter is the number of bytes in the string to print.
2786 And the third and final parameter is a pointer to the first byte in the
2787 string.
2788
2789 Note that any filehandle being printed to under UTF-8 must be expecting
2790 UTF-8 in order to get good results and avoid Wide-character warnings.
2791 One way to do this for typical filehandles is to invoke perl with the
2792 C<-C>> parameter.  (See L<perlrun/-C [numberE<sol>list]>.
2793
2794 =for apidoc_section Formats
2795 =for apidoc Amnh||UTF8f
2796 =for apidoc Amh||UTF8fARG|bool is_utf8|Size_t byte_len|char *str
2797
2798 =cut
2799
2800 =head2 Formatted Printing of C<Size_t> and C<SSize_t>
2801
2802 The most general way to do this is to cast them to a UV or IV, and
2803 print as in the
2804 L<previous section|/Formatted Printing of IVs, UVs, and NVs>.
2805
2806 But if you're using C<PerlIO_printf()>, it's less typing and visual
2807 clutter to use the C<%z> length modifier (for I<siZe>):
2808
2809         PerlIO_printf("STRLEN is %zu\n", len);
2810
2811 This modifier is not portable, so its use should be restricted to
2812 C<PerlIO_printf()>.
2813
2814 =head2 Formatted Printing of C<Ptrdiff_t>, C<intmax_t>, C<short> and other special sizes
2815
2816 There are modifiers for these special situations if you are using
2817 C<PerlIO_printf()>.  See L<perlfunc/size>.
2818
2819 =head2 Pointer-To-Integer and Integer-To-Pointer
2820
2821 Because pointer size does not necessarily equal integer size,
2822 use the follow macros to do it right.
2823
2824         PTR2UV(pointer)
2825         PTR2IV(pointer)
2826         PTR2NV(pointer)
2827         INT2PTR(pointertotype, integer)
2828
2829 =for apidoc_section Casting
2830 =for apidoc Amh|void *|INT2PTR|type|int value
2831 =for apidoc Amh|UV|PTR2UV|void *
2832 =for apidoc Amh|IV|PTR2IV|void *
2833 =for apidoc Amh|NV|PTR2NV|void *
2834
2835 For example:
2836
2837         IV  iv = ...;
2838         SV *sv = INT2PTR(SV*, iv);
2839
2840 and
2841
2842         AV *av = ...;
2843         UV  uv = PTR2UV(av);
2844
2845 There are also
2846
2847  PTR2nat(pointer)   /* pointer to integer of PTRSIZE */
2848  PTR2ul(pointer)    /* pointer to unsigned long */
2849
2850 =for apidoc Amh|IV|PTR2nat|void *
2851 =for apidoc Amh|unsigned long|PTR2ul|void *
2852
2853 And C<PTRV> which gives the native type for an integer the same size as
2854 pointers, such as C<unsigned> or C<unsigned long>.
2855
2856 =for apidoc AmhuU|type|PTRV
2857
2858 =head2 Exception Handling
2859
2860 There are a couple of macros to do very basic exception handling in XS
2861 modules.  You have to define C<NO_XSLOCKS> before including F<XSUB.h> to
2862 be able to use these macros:
2863
2864         #define NO_XSLOCKS
2865         #include "XSUB.h"
2866
2867 You can use these macros if you call code that may croak, but you need
2868 to do some cleanup before giving control back to Perl.  For example:
2869
2870         dXCPT;    /* set up necessary variables */
2871
2872         XCPT_TRY_START {
2873           code_that_may_croak();
2874         } XCPT_TRY_END
2875
2876         XCPT_CATCH
2877         {
2878           /* do cleanup here */
2879           XCPT_RETHROW;
2880         }
2881
2882 Note that you always have to rethrow an exception that has been
2883 caught.  Using these macros, it is not possible to just catch the
2884 exception and ignore it.  If you have to ignore the exception, you
2885 have to use the C<call_*> function.
2886
2887 The advantage of using the above macros is that you don't have
2888 to setup an extra function for C<call_*>, and that using these
2889 macros is faster than using C<call_*>.
2890
2891 =head2 Source Documentation
2892
2893 There's an effort going on to document the internal functions and
2894 automatically produce reference manuals from them -- L<perlapi> is one
2895 such manual which details all the functions which are available to XS
2896 writers.  L<perlintern> is the autogenerated manual for the functions
2897 which are not part of the API and are supposedly for internal use only.
2898
2899 Source documentation is created by putting POD comments into the C
2900 source, like this:
2901
2902  /*
2903  =for apidoc sv_setiv
2904
2905  Copies an integer into the given SV.  Does not handle 'set' magic.  See
2906  L<perlapi/sv_setiv_mg>.
2907
2908  =cut
2909  */
2910
2911 Please try and supply some documentation if you add functions to the
2912 Perl core.
2913
2914 =head2 Backwards compatibility
2915
2916 The Perl API changes over time.  New functions are
2917 added or the interfaces of existing functions are
2918 changed.  The C<Devel::PPPort> module tries to
2919 provide compatibility code for some of these changes, so XS writers don't
2920 have to code it themselves when supporting multiple versions of Perl.
2921
2922 C<Devel::PPPort> generates a C header file F<ppport.h> that can also
2923 be run as a Perl script.  To generate F<ppport.h>, run:
2924
2925     perl -MDevel::PPPort -eDevel::PPPort::WriteFile
2926
2927 Besides checking existing XS code, the script can also be used to retrieve
2928 compatibility information for various API calls using the C<--api-info>
2929 command line switch.  For example:
2930
2931   % perl ppport.h --api-info=sv_magicext
2932
2933 For details, see C<perldoc ppport.h>.
2934
2935 =head1 Unicode Support
2936
2937 Perl 5.6.0 introduced Unicode support.  It's important for porters and XS
2938 writers to understand this support and make sure that the code they
2939 write does not corrupt Unicode data.
2940
2941 =head2 What B<is> Unicode, anyway?
2942
2943 In the olden, less enlightened times, we all used to use ASCII.  Most of
2944 us did, anyway.  The big problem with ASCII is that it's American.  Well,
2945 no, that's not actually the problem; the problem is that it's not
2946 particularly useful for people who don't use the Roman alphabet.  What
2947 used to happen was that particular languages would stick their own
2948 alphabet in the upper range of the sequence, between 128 and 255.  Of
2949 course, we then ended up with plenty of variants that weren't quite
2950 ASCII, and the whole point of it being a standard was lost.
2951
2952 Worse still, if you've got a language like Chinese or
2953 Japanese that has hundreds or thousands of characters, then you really
2954 can't fit them into a mere 256, so they had to forget about ASCII
2955 altogether, and build their own systems using pairs of numbers to refer
2956 to one character.
2957
2958 To fix this, some people formed Unicode, Inc. and
2959 produced a new character set containing all the characters you can
2960 possibly think of and more.  There are several ways of representing these
2961 characters, and the one Perl uses is called UTF-8.  UTF-8 uses
2962 a variable number of bytes to represent a character.  You can learn more
2963 about Unicode and Perl's Unicode model in L<perlunicode>.
2964
2965 (On EBCDIC platforms, Perl uses instead UTF-EBCDIC, which is a form of
2966 UTF-8 adapted for EBCDIC platforms.  Below, we just talk about UTF-8.
2967 UTF-EBCDIC is like UTF-8, but the details are different.  The macros
2968 hide the differences from you, just remember that the particular numbers
2969 and bit patterns presented below will differ in UTF-EBCDIC.)
2970
2971 =head2 How can I recognise a UTF-8 string?
2972
2973 You can't.  This is because UTF-8 data is stored in bytes just like
2974 non-UTF-8 data.  The Unicode character 200, (C<0xC8> for you hex types)
2975 capital E with a grave accent, is represented by the two bytes
2976 C<v196.172>.  Unfortunately, the non-Unicode string C<chr(196).chr(172)>
2977 has that byte sequence as well.  So you can't tell just by looking -- this
2978 is what makes Unicode input an interesting problem.
2979
2980 In general, you either have to know what you're dealing with, or you
2981 have to guess.  The API function C<is_utf8_string> can help; it'll tell
2982 you if a string contains only valid UTF-8 characters, and the chances
2983 of a non-UTF-8 string looking like valid UTF-8 become very small very
2984 quickly with increasing string length.  On a character-by-character
2985 basis, C<isUTF8_CHAR>
2986 will tell you whether the current character in a string is valid UTF-8. 
2987
2988 =head2 How does UTF-8 represent Unicode characters?
2989
2990 As mentioned above, UTF-8 uses a variable number of bytes to store a
2991 character.  Characters with values 0...127 are stored in one
2992 byte, just like good ol' ASCII.  Character 128 is stored as
2993 C<v194.128>; this continues up to character 191, which is
2994 C<v194.191>.  Now we've run out of bits (191 is binary
2995 C<10111111>) so we move on; character 192 is C<v195.128>.  And
2996 so it goes on, moving to three bytes at character 2048.
2997 L<perlunicode/Unicode Encodings> has pictures of how this works.
2998
2999 Assuming you know you're dealing with a UTF-8 string, you can find out
3000 how long the first character in it is with the C<UTF8SKIP> macro:
3001
3002     char *utf = "\305\233\340\240\201";
3003     I32 len;
3004
3005     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 2 here */
3006     utf += len;
3007     len = UTF8SKIP(utf); /* len is 3 here */
3008
3009 Another way to skip over characters in a UTF-8 string is to use
3010 C<utf8_hop>, which takes a string and a number of characters to skip
3011 over.  You're on your own about bounds checking, though, so don't use it
3012 lightly.
3013
3014 All bytes in a multi-byte UTF-8 character will have the high bit set,
3015 so you can test if you need to do something special with this
3016 character like this (the C<UTF8_IS_INVARIANT()> is a macro that tests
3017 whether the byte is encoded as a single byte even in UTF-8):
3018
3019     U8 *utf;     /* Initialize this to point to the beginning of the
3020                     sequence to convert */
3021     U8 *utf_end; /* Initialize this to 1 beyond the end of the sequence
3022                     pointed to by 'utf' */
3023     UV uv;       /* Returned code point; note: a UV, not a U8, not a
3024                     char */
3025     STRLEN len; /* Returned length of character in bytes */
3026
3027     if (!UTF8_IS_INVARIANT(*utf))
3028         /* Must treat this as UTF-8 */
3029         uv = utf8_to_uvchr_buf(utf, utf_end, &len);
3030     else
3031         /* OK to treat this character as a byte */
3032         uv = *utf;
3033
3034 You can also see in that example that we use C<utf8_to_uvchr_buf> to get the
3035 value of the character; the inverse function C<uvchr_to_utf8> is available
3036 for putting a UV into UTF-8:
3037
3038     if (!UVCHR_IS_INVARIANT(uv))
3039         /* Must treat this as UTF8 */
3040         utf8 = uvchr_to_utf8(utf8, uv);
3041     else
3042         /* OK to treat this character as a byte */
3043         *utf8++ = uv;
3044
3045 You B<must> convert characters to UVs using the above functions if
3046 you're ever in a situation where you have to match UTF-8 and non-UTF-8
3047 characters.  You may not skip over UTF-8 characters in this case.  If you
3048 do this, you'll lose the ability to match hi-bit non-UTF-8 characters;
3049 for instance, if your UTF-8 string contains C<v196.172>, and you skip
3050 that character, you can never match a C<chr(200)> in a non-UTF-8 string.
3051 So don't do that!
3052
3053 (Note that we don't have to test for invariant characters in the
3054 examples above.  The functions work on any well-formed UTF-8 input.
3055 It's just that its faster to avoid the function overhead when it's not
3056 needed.)
3057
3058 =head2 How does Perl store UTF-8 strings?
3059
3060 Currently, Perl deals with UTF-8 strings and non-UTF-8 strings
3061 slightly differently.  A flag in the SV, C<SVf_UTF8>, indicates that the
3062 string is internally encoded as UTF-8.  Without it, the byte value is the
3063 codepoint number and vice versa.  This flag is only meaningful if the SV
3064 is C<SvPOK> or immediately after stringification via C<SvPV> or a
3065 similar macro.  You can check and manipulate this flag with the
3066 following macros:
3067
3068     SvUTF8(sv)
3069     SvUTF8_on(sv)
3070     SvUTF8_off(sv)
3071
3072 This flag has an important effect on Perl's treatment of the string: if
3073 UTF-8 data is not properly distinguished, regular expressions,
3074 C<length>, C<substr> and other string handling operations will have
3075 undesirable (wrong) results.
3076
3077 The problem comes when you have, for instance, a string that isn't
3078 flagged as UTF-8, and contains a byte sequence that could be UTF-8 --
3079 especially when combining non-UTF-8 and UTF-8 strings.
3080
3081 Never forget that the C<SVf_UTF8> flag is separate from the PV value; you
3082 need to be sure you don't accidentally knock it off while you're
3083 manipulating SVs.  More specifically, you cannot expect to do this:
3084
3085     SV *sv;
3086     SV *nsv;
3087     STRLEN len;
3088     char *p;
3089
3090     p = SvPV(sv, len);
3091     frobnicate(p);
3092     nsv = newSVpvn(p, len);
3093
3094 The C<char*> string does not tell you the whole story, and you can't
3095 copy or reconstruct an SV just by copying the string value.  Check if the
3096 old SV has the UTF8 flag set (I<after> the C<SvPV> call), and act
3097 accordingly:
3098
3099     p = SvPV(sv, len);
3100     is_utf8 = SvUTF8(sv);
3101     frobnicate(p, is_utf8);
3102     nsv = newSVpvn(p, len);
3103     if (is_utf8)
3104         SvUTF8_on(nsv);
3105
3106 In the above, your C<frobnicate> function has been changed to be made
3107 aware of whether or not it's dealing with UTF-8 data, so that it can
3108 handle the string appropriately.
3109
3110 Since just passing an SV to an XS function and copying the data of
3111 the SV is not enough to copy the UTF8 flags, even less right is just
3112 passing a S<C<char *>> to an XS function.
3113
3114 For full generality, use the L<C<DO_UTF8>|perlapi/DO_UTF8> macro to see if the
3115 string in an SV is to be I<treated> as UTF-8.  This takes into account
3116 if the call to the XS function is being made from within the scope of
3117 L<S<C<use bytes>>|bytes>.  If so, the underlying bytes that comprise the
3118 UTF-8 string are to be exposed, rather than the character they
3119 represent.  But this pragma should only really be used for debugging and
3120 perhaps low-level testing at the byte level.  Hence most XS code need
3121 not concern itself with this, but various areas of the perl core do need
3122 to support it.
3123
3124 And this isn't the whole story.  Starting in Perl v5.12, strings that
3125 aren't encoded in UTF-8 may also be treated as Unicode under various
3126 conditions (see L<perlunicode/ASCII Rules versus Unicode Rules>).
3127 This is only really a problem for characters whose ordinals are between
3128 128 and 255, and their behavior varies under ASCII versus Unicode rules
3129 in ways that your code cares about (see L<perlunicode/The "Unicode Bug">).
3130 There is no published API for dealing with this, as it is subject to
3131 change, but you can look at the code for C<pp_lc> in F<pp.c> for an
3132 example as to how it's currently done.
3133
3134 =head2 How do I convert a string to UTF-8?
3135
3136 If you're mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings, it is necessary to upgrade
3137 the non-UTF-8 strings to UTF-8.  If you've got an SV, the easiest way to do
3138 this is:
3139
3140     sv_utf8_upgrade(sv);
3141
3142 However, you must not do this, for example:
3143
3144     if (!SvUTF8(left))
3145         sv_utf8_upgrade(left);
3146
3147 If you do this in a binary operator, you will actually change one of the
3148 strings that came into the operator, and, while it shouldn't be noticeable
3149 by the end user, it can cause problems in deficient code.
3150
3151 Instead, C<bytes_to_utf8> will give you a UTF-8-encoded B<copy> of its
3152 string argument.  This is useful for having the data available for
3153 comparisons and so on, without harming the original SV.  There's also
3154 C<utf8_to_bytes> to go the other way, but naturally, this will fail if
3155 the string contains any characters above 255 that can't be represented
3156 in a single byte.
3157
3158 =head2 How do I compare strings?
3159
3160 L<perlapi/sv_cmp> and L<perlapi/sv_cmp_flags> do a lexigraphic
3161 comparison of two SV's, and handle UTF-8ness properly.  Note, however,
3162 that Unicode specifies a much fancier mechanism for collation, available
3163 via the L<Unicode::Collate> module.
3164
3165 To just compare two strings for equality/non-equality, you can just use
3166 L<C<memEQ()>|perlapi/memEQ> and L<C<memNE()>|perlapi/memEQ> as usual,
3167 except the strings must be both UTF-8 or not UTF-8 encoded.
3168
3169 To compare two strings case-insensitively, use
3170 L<C<foldEQ_utf8()>|perlapi/foldEQ_utf8> (the strings don't have to have
3171 the same UTF-8ness).
3172
3173 =head2 Is there anything else I need to know?
3174
3175 Not really.  Just remember these things:
3176
3177 =over 3
3178
3179 =item *
3180
3181 There's no way to tell if a S<C<char *>> or S<C<U8 *>> string is UTF-8
3182 or not.  But you can tell if an SV is to be treated as UTF-8 by calling
3183 C<DO_UTF8> on it, after stringifying it with C<SvPV> or a similar
3184 macro.  And, you can tell if SV is actually UTF-8 (even if it is not to
3185 be treated as such) by looking at its C<SvUTF8> flag (again after
3186 stringifying it).  Don't forget to set the flag if something should be
3187 UTF-8.
3188 Treat the flag as part of the PV, even though it's not -- if you pass on
3189 the PV to somewhere, pass on the flag too.
3190
3191 =item *
3192
3193 If a string is UTF-8, B<always> use C<utf8_to_uvchr_buf> to get at the value,
3194 unless C<UTF8_IS_INVARIANT(*s)> in which case you can use C<*s>.
3195
3196 =item *
3197
3198 When writing a character UV to a UTF-8 string, B<always> use
3199 C<uvchr_to_utf8>, unless C<UVCHR_IS_INVARIANT(uv))> in which case
3200 you can use C<*s = uv>.
3201
3202 =item *
3203
3204 Mixing UTF-8 and non-UTF-8 strings is
3205 tricky.  Use C<bytes_to_utf8> to get
3206 a new string which is UTF-8 encoded, and then combine them.
3207
3208 =back
3209
3210 =head1 Custom Operators
3211
3212 Custom operator support is an experimental feature that allows you to
3213 define your own ops.  This is primarily to allow the building of
3214 interpreters for other languages in the Perl core, but it also allows
3215 optimizations through the creation of "macro-ops" (ops which perform the
3216 functions of multiple ops which are usually executed together, such as
3217 C<gvsv, gvsv, add>.)
3218
3219 This feature is implemented as a new op type, C<OP_CUSTOM>.  The Perl
3220 core does not "know" anything special about this op type, and so it will
3221 not be involved in any optimizations.  This also means that you can
3222 define your custom ops to be any op structure -- unary, binary, list and
3223 so on -- you like.
3224
3225 It's important to know what custom operators won't do for you.  They
3226 won't let you add new syntax to Perl, directly.  They won't even let you
3227 add new keywords, directly.  In fact, they won't change the way Perl
3228 compiles a program at all.  You have to do those changes yourself, after
3229 Perl has compiled the program.  You do this either by manipulating the op
3230 tree using a C<CHECK> block and the C<B::Generate> module, or by adding
3231 a custom peephole optimizer with the C<optimize> module.
3232
3233 When you do this, you replace ordinary Perl ops with custom ops by
3234 creating ops with the type C<OP_CUSTOM> and the C<op_ppaddr> of your own
3235 PP function.  This should be defined in XS code, and should look like
3236 the PP ops in C<pp_*.c>.  You are responsible for ensuring that your op
3237 takes the appropriate number of values from the stack, and you are
3238 responsible for adding stack marks if necessary.
3239
3240 You should also "register" your op with the Perl interpreter so that it
3241 can produce sensible error and warning messages.  Since it is possible to
3242 have multiple custom ops within the one "logical" op type C<OP_CUSTOM>,
3243 Perl uses the value of C<< o->op_ppaddr >> to determine which custom op
3244 it is dealing with.  You should create an C<XOP> structure for each
3245 ppaddr you use, set the properties of the custom op with
3246 C<XopENTRY_set>, and register the structure against the ppaddr using
3247 C<Perl_custom_op_register>.  A trivial example might look like:
3248
3249     static XOP my_xop;
3250     static OP *my_pp(pTHX);
3251
3252     BOOT:
3253         XopENTRY_set(&my_xop, xop_name, "myxop");
3254         XopENTRY_set(&my_xop, xop_desc, "Useless custom op");
3255         Perl_custom_op_register(aTHX_ my_pp, &my_xop);
3256
3257 The available fields in the structure are:
3258
3259 =over 4
3260
3261 =item xop_name
3262
3263 A short name for your op.  This will be included in some error messages,
3264 and will also be returned as C<< $op->name >> by the L<B|B> module, so
3265 it will appear in the output of module like L<B::Concise|B::Concise>.
3266
3267 =item xop_desc
3268
3269 A short description of the function of the op.
3270
3271 =item xop_class
3272
3273 Which of the various C<*OP> structures this op uses.  This should be one of
3274 the C<OA_*> constants from F<op.h>, namely
3275
3276 =over 4
3277
3278 =item OA_BASEOP
3279
3280 =item OA_UNOP
3281
3282 =item OA_BINOP
3283
3284 =item OA_LOGOP
3285
3286 =item OA_LISTOP
3287
3288 =item OA_PMOP
3289
3290 =item OA_SVOP
3291
3292 =item OA_PADOP
3293
3294 =item OA_PVOP_OR_SVOP
3295
3296 This should be interpreted as 'C<PVOP>' only.  The C<_OR_SVOP> is because
3297 the only core C<PVOP>, C<OP_TRANS>, can sometimes be a C<SVOP> instead.
3298
3299 =item OA_LOOP
3300
3301 =item OA_COP
3302
3303 =back
3304
3305 The other C<OA_*> constants should not be used.
3306
3307 =item xop_peep
3308
3309 This member is of type C<Perl_cpeep_t>, which expands to C<void
3310 (*Perl_cpeep_t)(aTHX_ OP *o, OP *oldop)>.  If it is set, this function
3311 will be called from C<Perl_rpeep> when ops of this type are encountered
3312 by the peephole optimizer.  I<o> is the OP that needs optimizing;
3313 I<oldop> is the previous OP optimized, whose C<op_next> points to I<o>.
3314
3315 =back
3316
3317 C<B::Generate> directly supports the creation of custom ops by name.
3318
3319 =head1 Stacks
3320
3321 Descriptions above occasionally refer to "the stack", but there are in fact
3322 many stack-like data structures within the perl interpreter. When otherwise
3323 unqualified, "the stack" usually refers to the value stack.
3324
3325 The various stacks have different purposes, and operate in slightly different
3326 ways. Their differences are noted below.
3327
3328 =head2 Value Stack
3329
3330 This stack stores the values that regular perl code is operating on, usually
3331 intermediate values of expressions within a statement. The stack itself is
3332 formed of an array of SV pointers.
3333
3334 The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
3335 C<PL_stack_base>, of type C<SV **>.
3336
3337 The head of the stack is C<PL_stack_sp>, and points to the most
3338 recently-pushed item.
3339
3340 Items are pushed to the stack by using the C<PUSHs()> macro or its variants
3341 described above; C<XPUSHs()>, C<mPUSHs()>, C<mXPUSHs()> and the typed
3342 versions. Note carefully that the non-C<X> versions of these macros do not
3343 check the size of the stack and assume it to be big enough. These must be
3344 paired with a suitable check of the stack's size, such as the C<EXTEND> macro
3345 to ensure it is large enough. For example
3346
3347     EXTEND(SP, 4);
3348     mPUSHi(10);
3349     mPUSHi(20);
3350     mPUSHi(30);
3351     mPUSHi(40);
3352
3353 This is slightly more performant than making four separate checks in four
3354 separate C<mXPUSHi()> calls.
3355
3356 As a further performance optimisation, the various C<PUSH> macros all operate
3357 using a local variable C<SP>, rather than the interpreter-global variable
3358 C<PL_stack_sp>. This variable is declared by the C<dSP> macro - though it is
3359 normally implied by XSUBs and similar so it is rare you have to consider it
3360 directly. Once declared, the C<PUSH> macros will operate only on this local
3361 variable, so before invoking any other perl core functions you must use the
3362 C<PUTBACK> macro to return the value from the local C<SP> variable back to
3363 the interpreter variable. Similarly, after calling a perl core function which
3364 may have had reason to move the stack or push/pop values to it, you must use
3365 the C<SPAGAIN> macro which refreshes the local C<SP> value back from the
3366 interpreter one.
3367
3368 Items are popped from the stack by using the C<POPs> macro or its typed
3369 versions, There is also a macro C<TOPs> that inspects the topmost item without
3370 removing it.
3371
3372 Note specifically that SV pointers on the value stack do not contribute to the
3373 overall reference count of the xVs being referred to. If newly-created xVs are
3374 being pushed to the stack you must arrange for them to be destroyed at a
3375 suitable time; usually by using one of the C<mPUSH*> macros or C<sv_2mortal()>
3376 to mortalise the xV.
3377
3378 =head2 Mark Stack
3379
3380 The value stack stores individual perl scalar values as temporaries between
3381 expressions. Some perl expressions operate on entire lists; for that purpose
3382 we need to know where on the stack each list begins. This is the purpose of the
3383 mark stack.
3384
3385 The mark stack stores integers as I32 values, which are the height of the
3386 value stack at the time before the list began; thus the mark itself actually
3387 points to the value stack entry one before the list. The list itself starts at
3388 C<mark + 1>.
3389
3390 The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
3391 C<PL_markstack>, of type C<I32 *>.
3392
3393 The head of the stack is C<PL_markstack_ptr>, and points to the most
3394 recently-pushed item.
3395
3396 Items are pushed to the stack by using the C<PUSHMARK()> macro. Even though
3397 the stack itself stores (value) stack indices as integers, the C<PUSHMARK>
3398 macro should be given a stack pointer directly; it will calculate the index
3399 offset by comparing to the C<PL_stack_sp> variable. Thus almost always the
3400 code to perform this is
3401
3402     PUSHMARK(SP);
3403
3404 Items are popped from the stack by the C<POPMARK> macro. There is also a macro
3405 C<TOPMARK> that inspects the topmost item without removing it. These macros
3406 return I32 index values directly. There is also the C<dMARK> macro which
3407 declares a new SV double-pointer variable, called C<mark>, which points at the
3408 marked stack slot; this is the usual macro that C code will use when operating
3409 on lists given on the stack.
3410
3411 As noted above, the C<mark> variable itself will point at the most recently
3412 pushed value on the value stack before the list begins, and so the list itself
3413 starts at C<mark + 1>. The values of the list may be iterated by code such as
3414
3415     for(SV **svp = mark + 1; svp <= PL_stack_sp; svp++) {
3416       SV *item = *svp;
3417       ...
3418     }
3419
3420 Note specifically in the case that the list is already empty, C<mark> will
3421 equal C<PL_stack_sp>.
3422
3423 Because the C<mark> variable is converted to a pointer on the value stack,
3424 extra care must be taken if C<EXTEND> or any of the C<XPUSH> macros are
3425 invoked within the function, because the stack may need to be moved to
3426 extend it and so the existing pointer will now be invalid. If this may be a
3427 problem, a possible solution is to track the mark offset as an integer and
3428 track the mark itself later on after the stack had been moved.
3429
3430     I32 markoff = POPMARK;
3431
3432     ...
3433
3434     SP **mark = PL_stack_base + markoff;
3435
3436 =head2 Temporaries Stack
3437
3438 As noted above, xV references on the main value stack do not contribute to the
3439 reference count of an xV, and so another mechanism is used to track when
3440 temporary values which live on the stack must be released. This is the job of
3441 the temporaries stack.
3442
3443 The temporaries stack stores pointers to xVs whose reference counts will be
3444 decremented soon.
3445
3446 The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
3447 C<PL_tmps_stack>, of type C<SV **>.
3448
3449 The head of the stack is indexed by C<PL_tmps_ix>, an integer which stores the
3450 index in the array of the most recently-pushed item.
3451
3452 There is no public API to directly push items to the temporaries stack. Instead,
3453 the API function C<sv_2mortal()> is used to mortalize an xV, adding its
3454 address to the temporaries stack.
3455
3456 Likewise, there is no public API to read values from the temporaries stack.
3457 Instead. the macros C<SAVETMPS> and C<FREETPMS> are used. The C<SAVETMPS>
3458 macro establishes the base levels of the temporaries stack, by capturing the
3459 current value of C<PL_tmps_ix> into C<PL_tmps_floor> and saving the previous
3460 value to the save stack. Thereafter, whenever C<FREETMPS> is invoked all of
3461 the temporaries that have been pushed since that level are reclaimed.
3462
3463 While it is common to see these two macros in pairs within an C<ENTER>/
3464 C<LEAVE> pair, it is not necessary to match them. It is permitted to invoke
3465 C<FREETMPS> multiple times since the most recent C<SAVETMPS>; for example in a
3466 loop iterating over elements of a list. While you can invoke C<SAVETMPS>
3467 multiple times within a scope pair, it is unlikely to be useful. Subsequent
3468 invocations will move the temporaries floor further up, thus effectively
3469 trapping the existing temporaries to only be released at the end of the scope.
3470
3471 =head2 Save Stack
3472
3473 The save stack is used by perl to implement the C<local> keyword and other
3474 similar behaviours; any cleanup operations that need to be performed when
3475 leaving the current scope. Items pushed to this stack generally capture the
3476 current value of some internal variable or state, which will be restored when
3477 the scope is unwound due to leaving, C<return>, C<die>, C<goto> or other
3478 reasons.
3479
3480 Whereas other perl internal stacks store individual items all of the same type
3481 (usually SV pointers or integers), the items pushed to the save stack are
3482 formed of many different types, having multiple fields to them. For example,
3483 the C<SAVEt_INT> type needs to store both the address of the C<int> variable
3484 to restore, and the value to restore it to. This information could have been
3485 stored using fields of a C<struct>, but would have to be large enough to store
3486 three pointers in the largest case, which would waste a lot of space in most
3487 of the smaller cases.
3488
3489 Instead, the stack stores information in a variable-length encoding of C<ANY>
3490 structures. The final value pushed is stored in the C<UV> field which encodes
3491 the kind of item held by the preceeding items; the count and types of which
3492 will depend on what kind of item is being stored. The kind field is pushed
3493 last because that will be the first field to be popped when unwinding items
3494 from the stack.
3495
3496 The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
3497 C<PL_savestack>, of type C<ANY *>.
3498
3499 The head of the stack is indexed by C<PL_savestack_ix>, an integer which
3500 stores the index in the array at which the next item should be pushed. (Note
3501 that this is different to most other stacks, which reference the most
3502 recently-pushed item).
3503
3504 Items are pushed to the save stack by using the various C<SAVE...()> macros.
3505 Many of these macros take a variable and store both its address and current
3506 value on the save stack, ensuring that value gets restored on scope exit.
3507
3508     SAVEI8(i8)
3509     SAVEI16(i16)
3510     SAVEI32(i32)
3511     SAVEINT(i)
3512     ...
3513
3514 There are also a variety of other special-purpose macros which save particular
3515 types or values of interest. C<SAVETMPS> has already been mentioned above.
3516 Others include C<SAVEFREEPV> which arranges for a PV (i.e. a string buffer) to
3517 be freed, or C<SAVEDESTRUCTOR> which arranges for a given function pointer to
3518 be invoked on scope exit. A full list of such macros can be found in
3519 F<scope.h>.
3520
3521 There is no public API for popping individual values or items from the save
3522 stack. Instead, via the scope stack, the C<ENTER> and C<LEAVE> pair form a way
3523 to start and stop nested scopes. Leaving a nested scope via C<LEAVE> will
3524 restore all of the saved values that had been pushed since the most recent
3525 C<ENTER>.
3526
3527 =head2 Scope Stack
3528
3529 As with the mark stack to the value stack, the scope stack forms a pair with
3530 the save stack. The scope stack stores the height of the save stack at which
3531 nested scopes begin, and allows the save stack to be unwound back to that
3532 point when the scope is left.
3533
3534 When perl is built with debugging enabled, there is a second part to this
3535 stack storing human-readable string names describing the type of stack
3536 context. Each push operation saves the name as well as the height of the save
3537 stack, and each pop operation checks the topmost name with what is expected,
3538 causing an assertion failure if the name does not match.
3539
3540 The base of this stack is pointed to by the interpreter variable
3541 C<PL_scopestack>, of type C<I32 *>. If enabled, the scope stack names are
3542 stored in a separate array pointed to by C<PL_scopestack_name>, of type
3543 C<const char **>.
3544
3545 The head of the stack is indexed by C<PL_scopestack_ix>, an integer which
3546 stores the index of the array or arrays at which the next item should be
3547 pushed. (Note that this is different to most other stacks, which reference the
3548 most recently-pushed item).
3549
3550 Values are pushed to the scope stack using the C<ENTER> macro, which begins a
3551 new nested scope. Any items pushed to the save stack are then restored at the
3552 next nested invocation of the C<LEAVE> macro.
3553
3554 =head1 Dynamic Scope and the Context Stack
3555
3556 B<Note:> this section describes a non-public internal API that is subject
3557 to change without notice.
3558
3559 =head2 Introduction to the context stack
3560
3561 In Perl, dynamic scoping refers to the runtime nesting of things like
3562 subroutine calls, evals etc, as well as the entering and exiting of block
3563 scopes. For example, the restoring of a C<local>ised variable is
3564 determined by the dynamic scope.
3565
3566 Perl tracks the dynamic scope by a data structure called the context
3567 stack, which is an array of C<PERL_CONTEXT> structures, and which is
3568 itself a big union for all the types of context. Whenever a new scope is
3569 entered (such as a block, a C<for> loop, or a subroutine call), a new
3570 context entry is pushed onto the stack. Similarly when leaving a block or
3571 returning from a subroutine call etc. a context is popped. Since the
3572 context stack represents the current dynamic scope, it can be searched.
3573 For example, C<next LABEL> searches back through the stack looking for a
3574 loop context that matches the label; C<return> pops contexts until it
3575 finds a sub or eval context or similar; C<caller> examines sub contexts on
3576 the stack.
3577
3578 Each context entry is labelled with a context type, C<cx_type>. Typical
3579 context types are C<CXt_SUB>, C<CXt_EVAL> etc., as well as C<CXt_BLOCK>
3580 and C<CXt_NULL> which represent a basic scope (as pushed by C<pp_enter>)
3581 and a sort block. The type determines which part of the context union are
3582 valid.
3583
3584 The main division in the context struct is between a substitution scope
3585 (C<CXt_SUBST>) and block scopes, which are everything else. The former is
3586 just used while executing C<s///e>, and won't be discussed further
3587 here.
3588
3589 All the block scope types share a common base, which corresponds to
3590 C<CXt_BLOCK>. This stores the old values of various scope-related
3591 variables like C<PL_curpm>, as well as information about the current
3592 scope, such as C<gimme>. On scope exit, the old variables are restored.
3593
3594 Particular block scope types store extra per-type information. For
3595 example, C<CXt_SUB> stores the currently executing CV, while the various
3596 for loop types might hold the original loop variable SV. On scope exit,
3597 the per-type data is processed; for example the CV has its reference count
3598 decremented, and the original loop variable is restored.
3599
3600 The macro C<cxstack> returns the base of the current context stack, while
3601 C<cxstack_ix> is the index of the current frame within that stack.
3602
3603 In fact, the context stack is actually part of a stack-of-stacks system;
3604 whenever something unusual is done such as calling a C<DESTROY> or tie
3605 handler, a new stack is pushed, then popped at the end.
3606
3607 Note that the API described here changed considerably in perl 5.24; prior
3608 to that, big macros like C<PUSHBLOCK> and C<POPSUB> were used; in 5.24
3609 they were replaced by the inline static functions described below. In
3610 addition, the ordering and detail of how these macros/function work
3611 changed in many ways, often subtly. In particular they didn't handle
3612 saving the savestack and temps stack positions, and required additional
3613 C<ENTER>, C<SAVETMPS> and C<LEAVE> compared to the new functions. The
3614 old-style macros will not be described further.
3615
3616
3617 =head2 Pushing contexts
3618
3619 For pushing a new context, the two basic functions are
3620 C<cx = cx_pushblock()>, which pushes a new basic context block and returns
3621 its address, and a family of similar functions with names like
3622 C<cx_pushsub(cx)> which populate the additional type-dependent fields in
3623 the C<cx> struct. Note that C<CXt_NULL> and C<CXt_BLOCK> don't have their
3624 own push functions, as they don't store any data beyond that pushed by
3625 C<cx_pushblock>.
3626
3627 The fields of the context struct and the arguments to the C<cx_*>
3628 functions are subject to change between perl releases, representing
3629 whatever is convenient or efficient for that release.
3630
3631 A typical context stack pushing can be found in C<pp_entersub>; the
3632 following shows a simplified and stripped-down example of a non-XS call,
3633 along with comments showing roughly what each function does.
3634
3635  dMARK;
3636  U8 gimme      = GIMME_V;
3637  bool hasargs  = cBOOL(PL_op->op_flags & OPf_STACKED);
3638  OP *retop     = PL_op->op_next;
3639  I32 old_ss_ix = PL_savestack_ix;
3640  CV *cv        = ....;
3641
3642  /* ... make mortal copies of stack args which are PADTMPs here ... */
3643
3644  /* ... do any additional savestack pushes here ... */
3645
3646  /* Now push a new context entry of type 'CXt_SUB'; initially just
3647   * doing the actions common to all block types: */
3648
3649  cx = cx_pushblock(CXt_SUB, gimme, MARK, old_ss_ix);
3650
3651      /* this does (approximately):
3652          CXINC;              /* cxstack_ix++ (grow if necessary) */
3653          cx = CX_CUR();      /* and get the address of new frame */
3654          cx->cx_type        = CXt_SUB;
3655          cx->blk_gimme      = gimme;
3656          cx->blk_oldsp      = MARK - PL_stack_base;
3657          cx->blk_oldsaveix  = old_ss_ix;
3658          cx->blk_oldcop     = PL_curcop;
3659          cx->blk_oldmarksp  = PL_markstack_ptr - PL_markstack;
3660          cx->blk_oldscopesp = PL_scopestack_ix;
3661          cx->blk_oldpm      = PL_curpm;
3662          cx->blk_old_tmpsfloor = PL_tmps_floor;
3663
3664          PL_tmps_floor        = PL_tmps_ix;
3665      */
3666
3667
3668  /* then update the new context frame with subroutine-specific info,
3669   * such as the CV about to be executed: */
3670
3671  cx_pushsub(cx, cv, retop, hasargs);
3672
3673      /* this does (approximately):
3674          cx->blk_sub.cv          = cv;
3675          cx->blk_sub.olddepth    = CvDEPTH(cv);
3676          cx->blk_sub.prevcomppad = PL_comppad;
3677          cx->cx_type            |= (hasargs) ? CXp_HASARGS : 0;
3678          cx->blk_sub.retop       = retop;
3679          SvREFCNT_inc_simple_void_NN(cv);
3680      */
3681
3682 Note that C<cx_pushblock()> sets two new floors: for the args stack (to
3683 C<MARK>) and the temps stack (to C<PL_tmps_ix>). While executing at this
3684 scope level, every C<nextstate> (amongst others) will reset the args and
3685 tmps stack levels to these floors. Note that since C<cx_pushblock> uses
3686 the current value of C<PL_tmps_ix> rather than it being passed as an arg,
3687 this dictates at what point C<cx_pushblock> should be called. In
3688 particular, any new mortals which should be freed only on scope exit
3689 (rather than at the next C<nextstate>) should be created first.
3690
3691 Most callers of C<cx_pushblock> simply set the new args stack floor to the
3692 top of the previous stack frame, but for C<CXt_LOOP_LIST> it stores the
3693 items being iterated over on the stack, and so sets C<blk_oldsp> to the
3694 top of these items instead. Note that, contrary to its name, C<blk_oldsp>
3695 doesn't always represent the value to restore C<PL_stack_sp> to on scope
3696 exit.
3697
3698 Note the early capture of C<PL_savestack_ix> to C<old_ss_ix>, which is
3699 later passed as an arg to C<cx_pushblock>. In the case of C<pp_entersub>,
3700 this is because, although most values needing saving are stored in fields
3701 of the context struct, an extra value needs saving only when the debugger
3702 is running, and it doesn't make sense to bloat the struct for this rare
3703 case. So instead it is saved on the savestack. Since this value gets
3704 calculated and saved before the context is pushed, it is necessary to pass
3705 the old value of C<PL_savestack_ix> to C<cx_pushblock>, to ensure that the
3706 saved value gets freed during scope exit.  For most users of
3707 C<cx_pushblock>, where nothing needs pushing on the save stack,
3708 C<PL_savestack_ix> is just passed directly as an arg to C<cx_pushblock>.
3709
3710 Note that where possible, values should be saved in the context struct
3711 rather than on the save stack; it's much faster that way.
3712
3713 Normally C<cx_pushblock> should be immediately followed by the appropriate
3714 C<cx_pushfoo>, with nothing between them; this is because if code
3715 in-between could die (e.g. a warning upgraded to fatal), then the context
3716 stack unwinding code in C<dounwind> would see (in the example above) a
3717 C<CXt_SUB> context frame, but without all the subroutine-specific fields
3718 set, and crashes would soon ensue.
3719
3720 Where the two must be separate, initially set the type to C<CXt_NULL> or
3721 C<CXt_BLOCK>, and later change it to C<CXt_foo> when doing the
3722 C<cx_pushfoo>. This is exactly what C<pp_enteriter> does, once it's
3723 determined which type of loop it's pushing.
3724
3725 =head2 Popping contexts
3726
3727 Contexts are popped using C<cx_popsub()> etc. and C<cx_popblock()>. Note
3728 however, that unlike C<cx_pushblock>, neither of these functions actually
3729 decrement the current context stack index; this is done separately using
3730 C<CX_POP()>.
3731
3732 There are two main ways that contexts are popped. During normal execution
3733 as scopes are exited, functions like C<pp_leave>, C<pp_leaveloop> and
3734 C<pp_leavesub> process and pop just one context using C<cx_popfoo> and
3735 C<cx_popblock>. On the other hand, things like C<pp_return> and C<next>
3736 may have to pop back several scopes until a sub or loop context is found,
3737 and exceptions (such as C<die>) need to pop back contexts until an eval
3738 context is found. Both of these are accomplished by C<dounwind()>, which
3739 is capable of processing and popping all contexts above the target one.
3740
3741 Here is a typical example of context popping, as found in C<pp_leavesub>
3742 (simplified slightly):
3743
3744  U8 gimme;
3745  PERL_CONTEXT *cx;
3746  SV **oldsp;
3747  OP *retop;
3748
3749  cx = CX_CUR();
3750
3751  gimme = cx->blk_gimme;
3752  oldsp = PL_stack_base + cx->blk_oldsp; /* last arg of previous frame */
3753
3754  if (gimme == G_VOID)
3755      PL_stack_sp = oldsp;
3756  else
3757      leave_adjust_stacks(oldsp, oldsp, gimme, 0);
3758
3759  CX_LEAVE_SCOPE(cx);
3760  cx_popsub(cx);
3761  cx_popblock(cx);
3762  retop = cx->blk_sub.retop;
3763  CX_POP(cx);
3764
3765  return retop;
3766
3767 The steps above are in a very specific order, designed to be the reverse
3768 order of when the context was pushed. The first thing to do is to copy
3769 and/or protect any return arguments and free any temps in the current
3770 scope. Scope exits like an rvalue sub normally return a mortal copy of
3771 their return args (as opposed to lvalue subs). It is important to make
3772 this copy before the save stack is popped or variables are restored, or
3773 bad things like the following can happen:
3774
3775     sub f { my $x =...; $x }  # $x freed before we get to copy it
3776     sub f { /(...)/;    $1 }  # PL_curpm restored before $1 copied
3777
3778 Although we wish to free any temps at the same time, we have to be careful
3779 not to free any temps which are keeping return args alive; nor to free the
3780 temps we have just created while mortal copying return args. Fortunately,
3781 C<leave_adjust_stacks()> is capable of making mortal copies of return args,
3782 shifting args down the stack, and only processing those entries on the
3783 temps stack that are safe to do so.
3784
3785 In void context no args are returned, so it's more efficient to skip
3786 calling C<leave_adjust_stacks()>. Also in void context, a C<nextstate> op
3787 is likely to be imminently called which will do a C<FREETMPS>, so there's
3788 no need to do that either.
3789
3790 The next step is to pop savestack entries: C<CX_LEAVE_SCOPE(cx)> is just
3791 defined as C<< LEAVE_SCOPE(cx->blk_oldsaveix) >>. Note that during the
3792 popping, it's possible for perl to call destructors, call C<STORE> to undo
3793 localisations of tied vars, and so on. Any of these can die or call
3794 C<exit()>. In this case, C<dounwind()> will be called, and the current
3795 context stack frame will be re-processed. Thus it is vital that all steps
3796 in popping a context are done in such a way to support reentrancy.  The
3797 other alternative, of decrementing C<cxstack_ix> I<before> processing the
3798 frame, would lead to leaks and the like if something died halfway through,
3799 or overwriting of the current frame.
3800
3801 C<CX_LEAVE_SCOPE> itself is safely re-entrant: if only half the savestack
3802 items have been popped before dying and getting trapped by eval, then the
3803 C<CX_LEAVE_SCOPE>s in C<dounwind> or C<pp_leaveeval> will continue where
3804 the first one left off.
3805
3806 The next step is the type-specific context processing; in this case
3807 C<cx_popsub>. In part, this looks like:
3808
3809     cv = cx->blk_sub.cv;
3810     CvDEPTH(cv) = cx->blk_sub.olddepth;
3811     cx->blk_sub.cv = NULL;
3812     SvREFCNT_dec(cv);
3813
3814 where its processing the just-executed CV. Note that before it decrements
3815 the CV's reference count, it nulls the C<blk_sub.cv>. This means that if
3816 it re-enters, the CV won't be freed twice. It also means that you can't
3817 rely on such type-specific fields having useful values after the return
3818 from C<cx_popfoo>.
3819
3820 Next, C<cx_popblock> restores all the various interpreter vars to their
3821 previous values or previous high water marks; it expands to:
3822
3823     PL_markstack_ptr = PL_markstack + cx->blk_oldmarksp;
3824     PL_scopestack_ix = cx->blk_oldscopesp;
3825     PL_curpm         = cx->blk_oldpm;
3826     PL_curcop        = cx->blk_oldcop;
3827     PL_tmps_floor    = cx->blk_old_tmpsfloor;
3828
3829 Note that it I<doesn't> restore C<PL_stack_sp>; as mentioned earlier,
3830 which value to restore it to depends on the context type (specifically
3831 C<for (list) {}>), and what args (if any) it returns; and that will
3832 already have been sorted out earlier by C<leave_adjust_stacks()>.
3833
3834 Finally, the context stack pointer is actually decremented by C<CX_POP(cx)>.
3835 After this point, it's possible that that the current context frame could
3836 be overwritten by other contexts being pushed. Although things like ties
3837 and C<DESTROY> are supposed to work within a new context stack, it's best
3838 not to assume this. Indeed on debugging builds, C<CX_POP(cx)> deliberately
3839 sets C<cx> to null to detect code that is still relying on the field
3840 values in that context frame. Note in the C<pp_leavesub()> example above,
3841 we grab C<blk_sub.retop> I<before> calling C<CX_POP>.
3842
3843 =head2 Redoing contexts
3844
3845 Finally, there is C<cx_topblock(cx)>, which acts like a super-C<nextstate>
3846 as regards to resetting various vars to their base values. It is used in
3847 places like C<pp_next>, C<pp_redo> and C<pp_goto> where rather than
3848 exiting a scope, we want to re-initialise the scope. As well as resetting
3849 C<PL_stack_sp> like C<nextstate>, it also resets C<PL_markstack_ptr>,
3850 C<PL_scopestack_ix> and C<PL_curpm>. Note that it doesn't do a
3851 C<FREETMPS>.
3852
3853
3854 =head1 Slab-based operator allocation
3855
3856 B<Note:> this section describes a non-public internal API that is subject
3857 to change without notice.
3858
3859 Perl's internal error-handling mechanisms implement C<die> (and its internal
3860 equivalents) using longjmp. If this occurs during lexing, parsing or
3861 compilation, we must ensure that any ops allocated as part of the compilation
3862 process are freed. (Older Perl versions did not adequately handle this
3863 situation: when failing a parse, they would leak ops that were stored in
3864 C C<auto> variables and not linked anywhere else.)
3865
3866 To handle this situation, Perl uses I<op slabs> that are attached to the
3867 currently-compiling CV. A slab is a chunk of allocated memory. New ops are
3868 allocated as regions of the slab. If the slab fills up, a new one is created
3869 (and linked from the previous one). When an error occurs and the CV is freed,
3870 any ops remaining are freed.
3871
3872 Each op is preceded by two pointers: one points to the next op in the slab, and
3873 the other points to the slab that owns it. The next-op pointer is needed so
3874 that Perl can iterate over a slab and free all its ops. (Op structures are of
3875 different sizes, so the slab's ops can't merely be treated as a dense array.)
3876 The slab pointer is needed for accessing a reference count on the slab: when
3877 the last op on a slab is freed, the slab itself is freed.
3878
3879 The slab allocator puts the ops at the end of the slab first. This will tend to
3880 allocate the leaves of the op tree first, and the layout will therefore
3881 hopefully be cache-friendly. In addition, this means that there's no need to
3882 store the size of the slab (see below on why slabs vary in size), because Perl
3883 can follow pointers to find the last op.
3884
3885 It might seem possible to eliminate slab reference counts altogether, by having
3886 all ops implicitly attached to C<PL_compcv> when allocated and freed when the
3887 CV is freed. That would also allow C<op_free> to skip C<FreeOp> altogether, and
3888 thus free ops faster. But that doesn't work in those cases where ops need to
3889 survive beyond their CVs, such as re-evals.
3890
3891 The CV also has to have a reference count on the slab. Sometimes the first op
3892 created is immediately freed. If the reference count of the slab reaches 0,
3893 then it will be freed with the CV still pointing to it.
3894
3895 CVs use the C<CVf_SLABBED> flag to indicate that the CV has a reference count
3896 on the slab. When this flag is set, the slab is accessible via C<CvSTART> when
3897 C<CvROOT> is not set, or by subtracting two pointers C<(2*sizeof(I32 *))> from
3898 C<CvROOT> when it is set. The alternative to this approach of sneaking the slab
3899 into C<CvSTART> during compilation would be to enlarge the C<xpvcv> struct by
3900 another pointer. But that would make all CVs larger, even though slab-based op
3901 freeing is typically of benefit only for programs that make significant use of
3902 string eval.
3903
3904 When the C<CVf_SLABBED> flag is set, the CV takes responsibility for freeing
3905 the slab. If C<CvROOT> is not set when the CV is freed or undeffed, it is
3906 assumed that a compilation error has occurred, so the op slab is traversed and
3907 all the ops are freed.
3908
3909 Under normal circumstances, the CV forgets about its slab (decrementing the
3910 reference count) when the root is attached. So the slab reference counting that
3911 happens when ops are freed takes care of freeing the slab. In some cases, the
3912 CV is told to forget about the slab (C<cv_forget_slab>) precisely so that the
3913 ops can survive after the CV is done away with.
3914
3915 Forgetting the slab when the root is attached is not strictly necessary, but
3916 avoids potential problems with C<CvROOT> being written over. There is code all
3917 over the place, both in core and on CPAN, that does things with C<CvROOT>, so
3918 forgetting the slab makes things more robust and avoids potential problems.
3919
3920 Since the CV takes ownership of its slab when flagged, that flag is never
3921 copied when a CV is cloned, as one CV could free a slab that another CV still
3922 points to, since forced freeing of ops ignores the reference count (but asserts
3923 that it looks right).
3924
3925 To avoid slab fragmentation, freed ops are marked as freed and attached to the
3926 slab's freed chain (an idea stolen from DBM::Deep). Those freed ops are reused
3927 when possible. Not reusing freed ops would be simpler, but it would result in
3928 significantly higher memory usage for programs with large C<if (DEBUG) {...}>
3929 blocks.
3930
3931 C<SAVEFREEOP> is slightly problematic under this scheme. Sometimes it can cause
3932 an op to be freed after its CV. If the CV has forcibly freed the ops on its
3933 slab and the slab itself, then we will be fiddling with a freed slab. Making
3934 C<SAVEFREEOP> a no-op doesn't help, as sometimes an op can be savefreed when
3935 there is no compilation error, so the op would never be freed. It holds
3936 a reference count on the slab, so the whole slab would leak. So C<SAVEFREEOP>
3937 now sets a special flag on the op (C<< ->op_savefree >>). The forced freeing of
3938 ops after a compilation error won't free any ops thus marked.
3939
3940 Since many pieces of code create tiny subroutines consisting of only a few ops,
3941 and since a huge slab would be quite a bit of baggage for those to carry
3942 around, the first slab is always very small. To avoid allocating too many
3943 slabs for a single CV, each subsequent slab is twice the size of the previous.
3944
3945 Smartmatch expects to be able to allocate an op at run time, run it, and then
3946 throw it away. For that to work the op is simply malloced when PL_compcv hasn't
3947 been set up. So all slab-allocated ops are marked as such (C<< ->op_slabbed >>),
3948 to distinguish them from malloced ops.
3949
3950
3951 =head1 AUTHORS
3952
3953 Until May 1997, this document was maintained by Jeff Okamoto
3954 E<lt>okamoto@corp.hp.comE<gt>.  It is now maintained as part of Perl
3955 itself by the Perl 5 Porters E<lt>perl5-porters@perl.orgE<gt>.
3956
3957 With lots of help and suggestions from Dean Roehrich, Malcolm Beattie,
3958 Andreas Koenig, Paul Hudson, Ilya Zakharevich, Paul Marquess, Neil
3959 Bowers, Matthew Green, Tim Bunce, Spider Boardman, Ulrich Pfeifer,
3960 Stephen McCamant, and Gurusamy Sarathy.
3961
3962 =head1 SEE ALSO
3963
3964 L<perlapi>, L<perlintern>, L<perlxs>, L<perlembed>